高分子與機械力之間的關系

王越錢　張新酩

摘 要：對于高分子的研究是當今目前研究的重點。高分子是以前沒有被發現的刺激源，在和傳統光和熱等等相比較之下，是有很多不同的特點的。機械刺激從來源上可以分為兩種，一種是宏觀的，另一種就是微觀的。其實在早期發展的時候，宏觀已經被大范圍的應用到處理高分子了。但是作為微觀方面，對于應用高分子在近年以來才慢慢成為重點研究對象。本篇論文是從機械力與高分子之間的關系出發，分別敘述了不同種類的機械力系統。除此之外，本篇論文還進行了總結，對于現在已經有了應用，這些應用包括了拆分、活化等。

關鍵詞：機械力 高分子 關系 材料

1.引言

近年以來，由于高分子的奇特功能被人發掘，再加上高分子的這些功能能夠大范圍地運用到現實生活中，而由此受到大家的廣泛關注。對于刺激的來源主要分為三大類，第一類是物理來源，第二類是化學來源，第三類是生物來源。在高分子刺激回應的材料中，機械力回應的分子有其特有的功能。

應用機械化學研究主要包括兩大類領域，一大類是宏觀，另一大類是化學，其實在兩千多年以前，當時的人們就已認識了破碎、研磨等等，這些被稱為現在稱為機械手段，在當時這種可以加速化學反應的發生。但是和物理原理控制的反應有些不同，因為宏觀方式并不能直接的操控原子，所以很長時間以來，機械力并沒有得到應該有的重視。在1919年，奧斯瓦德第一次提出了一個機械力的新概念，就是機械力能夠引誘化學發生發硬，稱它為化學的機械力。在以后，化學的機械力在很多方面都得到了廣泛應用，比如在無機合成方面，在對有機反應方面，在合金材料的應用上，納米材料的運用上，還是在生物材料領域等，都得到了大范圍的應用。

在化學領域方面，人們在很早的時候就已經關注了材料的特性，在機械性能方面和效應方面，比如在超聲方面，這種機械方法在很早就已經唄應用到分解聚合物的反應內。在已經過去的二十年，合成高分子的被力學響應，它的的理論和研究在這段時間內有了極大的發展。利用原子顯微鏡來進行微觀的觀察，觀察出來得到了不同的結果，由力學回應的高分子是通過宏觀機械引導的方法來促進了微觀化學反應變化發生。所以本篇論文就以此來進行研究分析和闡述。

2.機械力與高分子互相作用的原理

其實原則上，機械力回應的高分子都可以對來自不同的類型的機械力都會發生回應。對機械力作用到高分子上的發生化學反應的的細節進行闡述，由此可以進一步對設計新的力學體系進行指導，這才是研究人員最為關注的問題。但是因為高分子內部構造并沒有有序的取向，也沒有宏觀彈性的特點，所以怎么樣才能精確的描述宏觀機械反應分子化學，并且如何進行調控，仍然有著很大的難度。

從能量變化的角度對高分子的機械力變化進行觀察，可以把這些反應概括成把機械能轉化成為化學能，并且最后的一部分能夠在化學鍵中儲存起來，但是另一部分則會因熱能或者其他形式散發消失。與其出現相反的是，化學鍵存儲的或者是張力能這些能夠進行釋放并且能將其轉化成了機械能，這也是對機械力研究的重點內容。

3.對高分子的反應進行分類

3.1 響應力學的共同體系

其實，在本文中，對于產生化學反應的主要對象就是共價鍵。根據前面所說的化學理論，對力學進行設計，因此需要在共價鍵中的高分子引進弱化一些的化學鍵相比較共價鍵來說。這些都可以進行分類，比如按照從宏觀大范圍到微觀小范圍進行分類，但是本篇論文并不是按照此種方法，而是根據化學內部的構造進行分類，并且進行綜合敘述。

3.2. 三個構造的元形系統

因為小型的環狀系統自身有著比較高的張力，所以三形的環狀系統很容易因為外邊機械力的作用而發生化學反應。比如偕帶兩種的烷氣體，就是最為突出的例子。同時在應受力量的作用下，偕帶二氟卻是得到不一樣的結果，出現這種情況后，通過理論進行分析，然后再進行計算，在通過順磁試驗，這三種試驗過程，都由此證明了由于機械力的存在，環狀丙烷的兩個基本自由分子不能再自由了，而是逐漸變得穩定，不再活躍。由此，研究者們通過更深一步的計算，得出了一個新的結論，就是對于相對應的體系勢力動能將會隨著外力發生變化，這一研究結論的得出，為更深入的研究引導出了一個新思路。

4.結果與冀望

因此對于具有刺激性的材料來說，現今為止，研究者們最大研究的范圍就是對于刺激性材料的研究。而且，由于機械應受力量是一種突出的物理發現源而越來越受到研究者們的重視，由此一門新成立的學科被建立起來—機械化學，逐漸發展起來。對于機械化學來說，在廣義上來說，主要是對機械能如何與化學能進行反應轉化進行研究，從能量上來說，也可以看做是機械能和化學能相互轉化是怎樣的一個過程。最主要研究的就是機械應受力量是如何影響著化學反應，也可以說是化學反應為什么會在大范圍內或是小范圍內有著機械的作用下才能產成反應。

與其他處理機械力的作用不同，宏觀處理機械相比較于光熱對于能量的處理是不一樣的，例如在微觀方面，原子之間的相互作用在很多地方都有不同數量級別的能量，而且具有方向感，所以并不是很能控制好化學鍵。伴隨著機械力能夠影響化學反應在小范圍內也在不斷得到研究者們的重視，并且不斷發展，而且已經在現實生活中得到了廣泛應用。因此對于已經有進一步發展的各類反應來說，高分子的回應的主要優點是能夠有目的有選擇性的移除部分主要鏈接，對于正反交換的反應基本團體和保護基本來說，這兩種一直是一個問題，對于將其合成生物學，假如能把設計高分子的鏈接能夠作為“力學保護”的基礎，那必將會與正常規定保護的自由基會有很好的正相交互性，能夠更深一步了掩護遮蔽蛋白質，進行定位，進行研究標注。此外，應該考慮小范圍的力量的來源，因為即使原子力和超聲波能夠產生力量，但是并不代表其他不能產生力量。

參考文獻：

[1]龍樹森.楊萬泰.尹梅貞.化學進展，2013，24：2198

[2]陳鼎，陳振華，機械力化學.北京：化學工業出版社，2008

[3]王志鵬，袁金穎.化學進展，2012，24：2342.

[4]劉曉華.王曉工，劉德山.高分子學報，2001，6：773.

[5]陳兆偉，陳明清，劉曉亞，楊成，朱雪燕.功能高分子學報，2004，17：46.

[6]饒靜一，諸致遠，劉世勇.科學通報，2009，54：1093.