李炳坤

（鄭州市第一中學(xué) 鄭州 河南 450000）

1 引言

2010年，國(guó)務(wù)院確定對(duì)包括新材料、新能源等在內(nèi)的7大新興產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)加快進(jìn)行培育和發(fā)展，并以此作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略性規(guī)劃，充分表明了新材料行業(yè)在我國(guó)未來(lái)發(fā)展中所占的重要地位。2017年1月，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，工信部、發(fā)展改革委、科技部、財(cái)政部研究編制的《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》（工信部聯(lián)規(guī)〔2016〕454號(hào)，以下簡(jiǎn)稱(chēng)《指南》）正式印發(fā)，作為“十三五”時(shí)期指導(dǎo)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的專(zhuān)項(xiàng)指南，將引導(dǎo)新材料產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。

新材料覆蓋范圍廣、所屬門(mén)類(lèi)多而且品種復(fù)雜，因此“十二五”時(shí)期，國(guó)家已經(jīng)初步對(duì)新材料進(jìn)行了分類(lèi)。依據(jù)不同材料的化學(xué)和功能結(jié)構(gòu)特征、物理和化學(xué)屬性、和以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)分為了六大門(mén)類(lèi)，分別是高端金屬結(jié)構(gòu)材料、特種金屬功能材料、新型無(wú)機(jī)非金屬材料、先進(jìn)高分子材料、高性能復(fù)合材料和前沿新材料，本文將重點(diǎn)聚焦其中的先進(jìn)高分子材料，尤其是功能高分子材料進(jìn)行論述。

2 功能高分子材料應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 功能高分子材料特點(diǎn)

功能高分子是帶有特殊功能基團(tuán)的高分子材料，指那些具備可以傳遞、轉(zhuǎn)換或存儲(chǔ)物質(zhì)、能量和信息等功能和作用的高分子及其復(fù)合材料，由于高分子結(jié)構(gòu)的不同，不同的材料分別具有優(yōu)良的特殊性能比如力學(xué)性能，隔熱性能和絕緣性能，不同的功能高分子材料特點(diǎn)不盡相同。功能高分子材料自上世紀(jì)60年代開(kāi)始發(fā)展，是傳統(tǒng)高分子材料應(yīng)用到諸如能源、生物、電子等領(lǐng)域后形成的新材料。隨著進(jìn)入21世紀(jì)后科技不斷創(chuàng)新，又有了新型有機(jī)功能高分子材料，在科技發(fā)展的帶動(dòng)下，被應(yīng)用到了人們?nèi)粘Ｉ钪械母鱾€(gè)方面，對(duì)人們的生活產(chǎn)生了越來(lái)越大的影響。

2.2 功能高分子材料的發(fā)展現(xiàn)狀

如前所述，現(xiàn)階段在各領(lǐng)域應(yīng)用的傳統(tǒng)功能高分子材料盡管需要進(jìn)一步的拓展其應(yīng)用范圍，但客觀來(lái)說(shuō)己經(jīng)達(dá)到了相對(duì)成熟的程度，我們從以下幾個(gè)方面可以做一些了解。

（1）電功能高分子材料

除了具有基本的導(dǎo)電功能外，在不同的應(yīng)用情況下，電功能高分子材料的電導(dǎo)率在絕緣體、半導(dǎo)體和金屬態(tài)的范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生合理變化，并且這些材料普遍具有密度小、耐腐蝕、易加工且價(jià)格低的特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)方面。

（2）光功能高分子材料

光功能高分子材料是指在光的作用下能夠發(fā)生物理或化學(xué)的變化，從而能夠?qū)獾哪芰窟M(jìn)行吸收、儲(chǔ)存、投射、轉(zhuǎn)換的那一類(lèi)高分子材料。已有很多這種材料在現(xiàn)實(shí)中投入了應(yīng)用。例如，目前手機(jī)己經(jīng)可以通過(guò)光功能高分子材料的運(yùn)用進(jìn)行太用能充電以延長(zhǎng)電池的續(xù)航能力，或者有的高分子材料可以運(yùn)用光傳導(dǎo)來(lái)實(shí)現(xiàn)植物所特有的光合作用等。

（3）生物功能

在生物領(lǐng)域也廣泛的應(yīng)用功能高分子材料。比如，一些人體植入物例如人工晶體、腦積水引流裝置等越來(lái)越多的使用功能高分子材料進(jìn)行制作；還有，在環(huán)境保護(hù)方面，有使用功能高分子材料進(jìn)行沙漠中植樹(shù)的緩釋供水，也有采用可降解高分子材料應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的溫室大棚和可降解購(gòu)物袋等，這些應(yīng)用可以幫助改善土壤的土質(zhì)和減少白色污染。

在上世紀(jì)60年代隨著部分有機(jī)硅聚合物的高分子材料的面世和工業(yè)化生產(chǎn)的成熟，被投入到了臨床醫(yī)學(xué)進(jìn)行使用，比如應(yīng)用于整形和器官替代，也就是人工器官的使用，由此大幅度促進(jìn)了生物醫(yī)學(xué)高分子材料的快速發(fā)展。

而在我國(guó)，整體上對(duì)生物醫(yī)用高分子材料的研究、探索和應(yīng)用都還屬于較為粗淺和基礎(chǔ)的水平，與國(guó)際上的縣級(jí)水平相比還存在著較大的差距。其中的原因首先是我國(guó)在生物醫(yī)用高分子材料的研究方面起步較晚水平較低，成果也比較少，其次是因?yàn)樵谖覈?guó)，高分子材料的生產(chǎn)本身具有周期較長(zhǎng)，研發(fā)費(fèi)用較高的特點(diǎn)，而且我國(guó)相關(guān)材料的生產(chǎn)能力和質(zhì)量都比較低，加上國(guó)家對(duì)于新材料應(yīng)用的審批手續(xù)較為復(fù)雜。因此，需要我國(guó)科技界積極加強(qiáng)生物醫(yī)學(xué)高分子材料研究和應(yīng)用探索工作，這樣才能夠有效高分子材料在為生物醫(yī)學(xué)的良好應(yīng)用和發(fā)展提供有利條件。

3 我國(guó)功能高分子材料的未來(lái)發(fā)展

盡管我國(guó)在功能高分子材料的研究和生產(chǎn)上存在著不足，在研究方面落后于世界先進(jìn)水平。而且由于應(yīng)用的不足，功能高分子材料的產(chǎn)業(yè)化步伐也比較遲滯。但也正因?yàn)槿绱?，高分子功能材料在我?guó)的發(fā)展才具有非常廣闊的前景和潛力。

在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的指引下，在未來(lái)，隨著技術(shù)革命的發(fā)展，國(guó)家對(duì)新材料產(chǎn)業(yè)的重視，作為新材料中的先進(jìn)高分子材料的發(fā)展，必將進(jìn)入發(fā)展的快車(chē)道。

3.1 功能高分子材料研究發(fā)展方向

前面說(shuō)過(guò)我們國(guó)家功能高分子材料產(chǎn)業(yè)的底子薄，基礎(chǔ)差，所以需要首先借鑒的就是國(guó)際上相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，通過(guò)翻閱相關(guān)的文章，筆者認(rèn)為功能高分子材料的發(fā)展會(huì)有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

第一是高性能化。從研發(fā)方向上，我國(guó)未來(lái)功能高分子材料的發(fā)展方向要在增強(qiáng)高分子材料的物理性質(zhì)方面，如提高耐高溫性、耐腐蝕性、抗氧化和老化性作為未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。例如可以通過(guò)新的加工技術(shù)改變相關(guān)材料的的結(jié)構(gòu)，或者通過(guò)微觀復(fù)合方法對(duì)高分子材料進(jìn)行改性等提高材料的性能，這對(duì)于功能高分子材料應(yīng)用到汽車(chē)、航天、電子信息技術(shù)和家用電器等行業(yè)來(lái)說(shuō)有著重大的意義。

第二，高功能化。高功能化就是增強(qiáng)和改善高分子材料的原有功能，增加其使用的范圍。比如具備更好功能的導(dǎo)熱導(dǎo)電高聚物、更高吸水性能的樹(shù)脂、更尖端的醫(yī)用人造器官等高分子材料。并將應(yīng)用擴(kuò)展到其他更多方向。

第三，智能化。所謂的智能化，是利用高分子材料對(duì)信息的存儲(chǔ)、傳遞甚至是處理功能，使高分子材料能自主進(jìn)行思考，如進(jìn)行自我診斷、自我修復(fù)，或者自我識(shí)別和提出自我升級(jí)等能力。這將是對(duì)我國(guó)的功能高分子材料研究的一次重大挑戰(zhàn)，如果能取得突破，將會(huì)為我國(guó)的高分子智能材料領(lǐng)域和人工智能的發(fā)展帶來(lái)質(zhì)的飛躍；

最后是綠色化，高分子材料進(jìn)入了我們的生活的方方面面，并且有難以替代的作用，但是由于某些功能基團(tuán)具有一定的毒性和污染，因此由此而來(lái)的環(huán)境問(wèn)題同樣不容忽視，同樣我們也寄希望于通過(guò)研究開(kāi)發(fā)新型聚合反應(yīng)、選用無(wú)毒無(wú)害的原料、高分子材料的再循環(huán)利用這幾個(gè)方面入手，不僅能改善現(xiàn)有材料的毒副作用，更可以研發(fā)出消除大氣污染、水污染等環(huán)境污染的高分子材料，改善我們的行業(yè)環(huán)境和生態(tài)生活環(huán)境，發(fā)展綠色環(huán)保理念，促進(jìn)社會(huì)和諧發(fā)展。

3.2 功能高分子材料的應(yīng)用前景

未來(lái)的功能高分子材料應(yīng)用，將會(huì)有更多的領(lǐng)域會(huì)廣泛運(yùn)用。尤其是隨著現(xiàn)代材料技術(shù)的高速發(fā)展迅速，將會(huì)催生更多先進(jìn)復(fù)合高分子材料，依仗其性能優(yōu)勢(shì)的結(jié)構(gòu)特征，賦予了功能高分子材料更為廣闊的應(yīng)用空間，促使其將向航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、家居生活等眾多領(lǐng)域發(fā)展，為科技生活帶來(lái)更多的便利。

以生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?yàn)槔?，我?guó)生物醫(yī)學(xué)用功能高分子材料的發(fā)展非常迅速，隨著我國(guó)老齡人口的增加，醫(yī)學(xué)功能高分子材料將在植入性醫(yī)療器械領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用。隨著再生技術(shù)和干細(xì)胞技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)新材料的要求是能夠模擬生物的結(jié)構(gòu)，恢復(fù)和改進(jìn)人體組織與器官的功能，最終實(shí)現(xiàn)組織和器官的再生，這將是生物醫(yī)學(xué)高分子材料的發(fā)展方向。在醫(yī)療器械領(lǐng)域，尤其會(huì)在下面三個(gè)方面求得突破：

首先是可以應(yīng)用到3D打印技術(shù)的人工器官所使用的高分子材料，和能促使其保持生物活性并可能促使器官再生。

其次是包括人工晶體在內(nèi)的高性能的醫(yī)用塑料，也會(huì)有很大的發(fā)展空間，這必將為醫(yī)學(xué)和高分子材料的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

最后是高分子藥物，尤其是一些具有特殊功能基團(tuán)的高分子聚合物，在改善藥品質(zhì)量和研發(fā)新型藥物傳輸系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。功能高分子材料在藥物的研發(fā)上，極有可能有助于新的藥品劑型的研發(fā)以及緩釋和靶向作用，另一方面可以研發(fā)出新的藥物。相信未來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的變強(qiáng)，我們?cè)谙嚓P(guān)的領(lǐng)域和發(fā)展必將取得重大突破，有效研究出更多的功能高分子材料，為生物醫(yī)學(xué)的良好發(fā)展提供前提條件。

4 結(jié)語(yǔ)

高分子材料是現(xiàn)代應(yīng)用最為廣泛的材料之一，本身有著各種優(yōu)勢(shì)。而隨著對(duì)傳統(tǒng)功能高分子材料研究技術(shù)和手段不斷進(jìn)步和研發(fā)成果的不斷增多，我國(guó)在這個(gè)產(chǎn)業(yè)必將投入更多的人力、財(cái)力進(jìn)行新型功能高分子材料的研發(fā)，在促進(jìn)行業(yè)發(fā)展的同時(shí)，為我國(guó)在新型高技術(shù)工業(yè)和軍事領(lǐng)域的發(fā)展，提高我國(guó)人民的生活水平，增強(qiáng)我國(guó)的政治地位方面扮演更為重要的作用，其發(fā)展前景也會(huì)更加廣闊。

[1]金澤康.淺談功能高分子材料的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展前景[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017(2)：83.

[2]岳忠孝.我國(guó)高分子化工材料發(fā)展研究[J].化工管理，2016，(3).