有机高分子材料的应用范围正在逐渐扩展

高分子材料作为四大类材料研究方向之一, 一直在工业领域以及日常生活方面发挥着举足轻重的作用。

材料科学是科学技术发展的重要基础学科之一, 其中, 高分子材料作为材料科学中一个重要的研究方向, 已经渗入到生活以及工业领域内的方方面面, 发挥着不可替代的重要作用。科学技术的飞速发展, 对高分子材料的需求也日益增长, 同时, 也对高分子材料的性能提出了更高的要求, 高性能化以及复合化成为了高分子材料发展的重要方向。

高分子材料, 也被称为聚合物材料, 主要是由小单元作为基本单元, 大量重复连接而组成的。根据定义, 基本单元即重复单元是高分子材料组成的最小单元分子, 由于组成的基本单元数量庞大, 因而高分子材料往往具有较大的分子量。基本单元一般通过聚合反应实现彼此之间的相互连接。根据高分子材料的来源不同, 可以将高分子材料划分为两大类:天然高分子材料、半天然高分子材料和合成高分子材料, 其中合成高分子材料是应用最为广泛的。

高分子材料具有诸多优异性能:在物理性能方面, 高分子材料具有比重轻、强度高、优异耐磨性能等特点;在化学性能方面, 高分子材料具有化学性质稳定、耐腐蚀性能优异等特点, “多功能、轻而强”的高分子材料重要性日益突出, 因而得到了迅速发展。目前, 应用较为广泛的高分子材料包括塑料、纤维以及橡胶等。

高分子材料在发展与应用中不可避免的出现各种问题。其中, 最为突出的问题是高分子材料的不可降解性, 高分子材料使用后如果不及时回收, 会对环境造成严重的污染, 包括水污染、大气污染等, 对人类以及其他生物的生存环境造成严重危害。因此, 不可降解问题一直是扼制高分子材料技术发展的瓶颈问题。

面对更高的性能需求, 高分子材料在未来的发展中必须要积极迎接挑战, 根据目前高分子材料的发展情况, 可预测其未来的发展趋势有以下几个方向:

1、绿色化。高分子材料的不可降解性会对生态环境造成极大的破坏, 发展绿色环保的高分子材料刻不容缓。技术的发展必须要以保护生态环境为重要前提。一方面需要提高高分子材料的可重复利用性, 提高可降解性, 从源头上杜绝环境污染问题;另一方面, 要降低高分子材料对矿石燃料的依赖性, 矿石燃料属于不可再生资源, 高分子材料对于矿石燃料的依赖性会使得地球的自然资源不断减少, 不能实现可持续发展。

2、高性能化与高功能化。高性能化是指通过改善材料制备以及材料加工等来进一步提高高分子材料的高性能, 例如高力学强度、高耐腐蚀性以及高耐磨性等, 实现高分子材料在更高性能要求的环境中的应用。高功能化是指不断发展具有多种复合功能的高分子材料, 实现功能的多样化与复合化, 做到“一材多用”。

3、智能化。智能化高分子材料是目前材料领域内一个比较新颖的发展方向。智能化是指实现高分子材料的生命功能, 即具有可随环境变化的功能, 例如具有记忆功能的高分子材料, 形状可以根据外界条件的变化而变化, 甚至可以感知周围环境温度和亮度的变化, 并随之进行调整;水溶性高分子材料, 可以实现在水溶液中的自我溶解, 其具有较好的粘合性和润滑性。

目前，世界上有机高分子材料的研究正在不断地加强和深入。一方面，对重要的通用有机高分子材料继续进行改进和推广，使它们的性能不断提高，应用范围不断扩大。另一方面，与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强，并且取得了一定的进展，如仿生高分子材料、高分子智能材料等。这类高分子材料在宇航、建筑、机器人，仿生和医药领域已显示出潜在的应用前景。总之，有机高分子材料的应用范围正在逐渐扩展，高分子材料必将对人们的生产和生活产生越来越大的影响。