曹莉莉
摘要:目前,在我國工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中高分子材料發(fā)揮著重要的作用。在科技不斷發(fā)展的今天,高分子材料也需要跟隨持續(xù)發(fā)展的步伐繼續(xù)前行。本文首先介紹了高分子材料的概念、特點以及發(fā)展史,然后分析了高分子材料的應用現(xiàn)狀,并對高分子材料的發(fā)展趨勢展開詳細的分析,希望能為高分子材料的發(fā)展提供有用的參考信息。
關鍵詞:高分子材料;發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢
引言:材料科學是科學技術發(fā)展的重要基礎學科之一,其中,高分子材料作為材料科學中一個重要的研究方向,已經(jīng)滲入到生活以及工業(yè)領域內(nèi)的方方面面,發(fā)揮著不可替代的重要作用??茖W技術的飛速發(fā)展,對高分子材料的需求也日益增長,同時,也對高分子材料的性能提出了更高的要求,高性能化以及復合化成為了高分子材料發(fā)展的重要方向。
一、高分子材料的概念及特點
生命體是由高分子組成的,高分子是由數(shù)個原子共價鍵鏈接的大分子,高分子的分子量具有數(shù)量多、易分散的特點。我們通常把有相對較高分子質(zhì)量的高分子化合物看作高分子材料的基礎。通過對其深入的研究與分析,使我們可以利用科學技術創(chuàng)造新的高分子材料,進而為人們的生活提供便利,促進社會的發(fā)展。
高分子材料具有諸多優(yōu)異性能:在物理性能方面,高分子材料具有比重輕、強度高、優(yōu)異耐磨性能等特點;在化學性能方面,高分子材料具有化學性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕性能優(yōu)異等特點,“多功能、輕而強”的高分子材料重要性日益突出,因而得到了迅速發(fā)展。目前,應用較為廣泛的高分子材料包括塑料、纖維以及橡膠等。
二、高分子材料的發(fā)展史
高分子材料按來源分可以分為3種:第一種是天然高分子材料;第二種是半合成的高分子材料;第三種是合成的高分子材料。天然高分子材料構(gòu)成了生命體,是生命體的源頭,也是生命體進化的基礎。人類早在遠古時代就開始使用獸皮、樹枝等天然高分子材料。隨著時代的發(fā)展,人類對天然高分子材料進行加工,從而得到了紙張、棉織物、樹膠等材料,大大提高了人們的生活質(zhì)量。19世紀,人類對高分子材料的探索進入了新的階段,通過化學技術加工天然高分子材料,進而研發(fā)了半合成高分子材料。20世紀初,人類合成了高分子酚醛樹脂,這標志著合成高分子材料時代的到來。隨著高分子材料加工技術不斷成熟,其已經(jīng)融入到人們生產(chǎn)生活的各個方面。
三、高分子材料的應用現(xiàn)狀
(一)軍工業(yè)領域。鑒于高分子材料高耐熱、耐腐蝕以及高強度等特點,其在軍工業(yè)領域內(nèi)廣泛應用于防彈衣、抗高溫保護罩等方面,是交通運輸、海洋工程等重大領域內(nèi)不可或缺的基礎材料。隨著特殊性能高分子材料的研究,高分子材料在應用方面已經(jīng)開始部分替代金屬材料,發(fā)揮其更好的“輕而強”優(yōu)勢。(二)建筑業(yè)領域。建筑業(yè)領域的發(fā)展與材料技術的發(fā)展是分不開的,可以認為,建筑業(yè)的發(fā)展史就是材料的發(fā)展史。材料領域內(nèi)每一次技術的革新都會給建筑業(yè)的發(fā)展帶來極大的促進作用。而高分子材料在建筑業(yè)領域內(nèi)的發(fā)展與應用更是重中之重。
(三)民用領域。高分子材料的身影在生活中無處不見,例如各種各樣的塑料制品,包括容器、薄膜以及泡沫塑料等,多樣化的橡膠制品,包括輪胎、傳送帶、電線的絕緣保護套以及生活中雨衣、膠鞋等,豐富的纖維制品,包括滌綸、腈綸等。同時,高分子材料的低成本優(yōu)勢使得其在民用領域中備受青睞,一直具有較高的關注熱度。
高分子材料在發(fā)展與應用中不可避免的出現(xiàn)各種問題。其中,最為突出的問題是高分子材料的不可降解性,高分子材料使用后如果不及時回收,會對環(huán)境造成嚴重的污染,包括水污染、大氣污染等,對人類以及其他生物的生存環(huán)境造成嚴重危害。因此,不可降解問題一直是遏制高分子材料技術發(fā)展的瓶頸問題。
四、高分子材料的發(fā)展趨勢
面對更高的性能需求,高分子材料在未來的發(fā)展中必須要積極迎接挑戰(zhàn),根據(jù)目前高分子材料的發(fā)展情況,可預測其未來的發(fā)展趨勢有以下幾個方向:
第一,綠色化。高分子材料的不可降解性會對生態(tài)環(huán)境造成極大的破壞,發(fā)展綠色環(huán)保的高分子材料刻不容緩。技術的發(fā)展必須要以保護生態(tài)環(huán)境為重要前提。一方面需要提高高分子材料的可重復利用性,提高可降解性,從源頭上杜絕環(huán)境污染問題;另一方面,要降低高分子材料對礦石燃料的依賴性,礦石燃料屬于不可再生資源,高分子材料對于礦石燃料的依賴性會使得地球的自然資源不斷減少,不能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
第二,高功能化。在當前材料領域中,功能性的高分子材料的活力最高,并且已經(jīng)研制出很多高功能化的高分子材料。比如高吸水性聚合物,它具有導熱導電的性能,能夠在人造器官中作為醫(yī)用高分子材料。當前高分子催化劑、高分子分離膜以及高分子吸水性材料等都是研究人員重點研究和關注的對象。
第三,高性能化。因為目前家用電器、電子信息技術、航空航天以及汽車工業(yè)等方面的迅速發(fā)展,大大提升了對材料耐磨損、耐高溫、耐腐蝕以及耐老化等的要求,在一定程度上促進了高分子材料的研發(fā)。在研發(fā)高性能化的高分子材料時,通過交聯(lián)、共混、共聚以及合成等工藝,將催化體系改變,并且通過新的加工方式將聚態(tài)結(jié)構(gòu)改變,再加上微觀復合法對高分子材料的性能進行改良。
第四,智能化。在高分子材料研究課題中,挑戰(zhàn)性最大的研究課題就是高分子材料的智能化,它能夠?qū)⒃诟叻肿硬牧现腥谌肷镏悄?,讓高分子材料具備自我診斷修復和識別應答等功能。通過人體狀況把智能材料研制成可以對藥劑進行控制和調(diào)節(jié)的微軟囊材料,憑借生物體生長和愈合的規(guī)律把智能化的高分子材料做成多種醫(yī)用材料。高分子材料的智能化是一大發(fā)展趨勢,其是人工智能、生物技術以及新材料互相融合的產(chǎn)物。
第五,復合化。復合材料解決了單一材料的問題,且擁有多種材料的優(yōu)點,進而使高分子材料的應用領域更加寬廣。目前,正在對高性能的纖維材料進行研發(fā),合成擁有耐熱性、高強度的基礎樹脂,進一步提高其粘結(jié)性能和界面性能。
五、結(jié)語
總的來說,科技以及經(jīng)濟的不斷進步促進了高分子材料的繼續(xù)發(fā)展,這種材料在人們的生活以及工業(yè)的生產(chǎn)充分的發(fā)揮出了重要的作用。雖然高分子材料在我國的應用已經(jīng)成熟,想要使高分子材料各方面性能得到更好地發(fā)展,相關研究人員還需要加大研究力度,提高相關的技術水平,研發(fā)出更多類型的高分子材料,進而滿足人們以及生產(chǎn)的需求,推動高分子材料和其他領域的共同發(fā)展。
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