功能型高分子材料發展及運用狀況研究

于棚

（沈陽拓荊科技有限公司，遼寧 沈陽 110171）

高分子化合物又稱為大分子，是指相對分子質量高的化合物，具有分子量大、分散分布的特點。高分子材料則是以高分子化合物為基體，輔以其他助劑而形成的材料。隨著材料技術的發展，各類新型高分子材料得以研發并廣泛應用于交通運輸、農業、電子電氣、建筑等產業，對經濟社會發展起到了良好的促進作用，塑料、薄膜、黏合劑、涂料等均屬于高分子材料的范疇。近年來，受生活需求和產業轉型升級的影響，人們對高分子材料功能和質量提出了更高的要求，高分子材料迎來了新一輪的發展高潮。

一、功能型高分子材料的結構特征

隨著科學技術的發展，現代材料的種類更加豐富，分類標準也更加多樣化。如按照材料特征和組成成分劃分，現代材料可以分為陶瓷材料、金屬材料、高分子材料等；如按照材料用途分類，現代材料則可以分為結構性材料和功能性材料。功能性材料主要是指由分子數量較多的長鏈分子組合而形成的高分子材料及高分子復合材料。功能型高分子材料具有力、電、光、磁等多種特性，能夠滿足多種環境需求，在多個生活和生產領域均有廣泛應用。其結構特征主要有以下幾個方面:

（一）主鏈類型。高分子材料的特性主要原因在于結構中的高分子鏈單元，這些鏈單元決定了高分子材料的特性，主鏈類型高分子材料其功能基團就是高分子鏈單元。如高分子材料聚乙炔的分子鏈是雙鍵結構，讓整體分子鏈形成大T鍵，正是因為這種分子結構，使得聚乙炔在特定環境中具有一定的導電性特性。

（二）側鏈類型。與主鏈類型不同，側鏈類型高分子材料功能基團位于高分子鏈的一側，通過與主鏈的接枝連接而體現特有功能。如在苯乙烯主鏈上接枝酸基后，可以對特定物質有吸收的功能，還能夠實現不同離子的交換。

（三）接合類型。接合類型的高分子材料是指高分子材料與其他材料進行接合而形成的新型高分子材料。如金屬材料或半導體材料與高分子材料結合改變成為具有電動勢的材料，半導體傳感材料和有機導體材料均屬于結合類型的高分子材料。

二、功能型高分子材料在工程中的應用模式

（一）高分子功能膜。高分子功能膜是一種模型材料，主要特性為選擇性透過功能，除選擇性透過功能外還具有很多其他的功能，在工程中應用廣泛。高分子功能膜在工程中的應用主要在于將透過產物從原產物中分離開來，有針對性地對產物進行收集。高分子功能膜的優勢在于在將透過產物和原產物分離的過程中具有較高的穩定性，且相變能保持不變。

（二）液晶高分子材料。液晶高分子材料主要由纖維和樹脂兩種物質在分子水平上微觀組合而成，屬于柔性高分子基體類別中的復合材料。與其他高分子材料相比，液晶高分子材料具有強度高、數量大、質地優的特點，在生活用品中的應用廣泛。

（三）電功能高分子材料。電功能高分子材料在不同的外部環境中表現出不同的性質，如鐵電、熱電、壓電等性質均是在特定的環境中才能表現出來。電功能高分子材料按照功能性質可以分為高分子介電材料、電絕緣性高分子材料等類型。按照組成情況來劃分，可以分為結構型電功能材料和復合型電功能材料。當前，電功能高分子材料主要應用于電子元器件和敏感器件中。

（四）環境降解高分子材料。環境降解高分子材料是指在外部環境變化的情況下發生降解的高分子材料。外部環境主要是指機械力、熱能、化學制劑、氧氣等。高分子材料在機械力、熱能、化學制劑、氧氣等外界環境的影響下會發生不同程度的降解，高分子材料經過降解后功能會發生明顯的變化，一般來說會得到不同程度的增強。

（五）醫用功能高分子材料。醫用功能高分子材料是指應用于醫療中的高分子材料，這些材料的功能有助于對患者的診斷、治療，甚至有些特殊醫用功能高分子材料能夠替換人體生物體組織，與原有組織起到相似的功能效果。隨著高分子材料技術的發展，醫用功能高分子材料日益豐富，對于減少患者病痛、延長患者生命、提高患者生活質量具有突出的效果。

三、功能型高分子材料在生產生活中的應用現狀

高分子材料因其特殊的分子結構和多樣化的功能屬性在社會生產生活中的應用廣泛，極大地提升了生產和生活的效率和質量。應用最為廣泛的高分子材料主要有以下幾種類型：一是光功能高分子材料。光功能高分子材料主要應用于太陽能設備和電子工程設備中。光功能高分子材料在光的照射下，溫度升高后顏色會發生變化，能夠將光能轉化為電能，某些材料還會在陽光照射下產生化學反應。二是液晶高分子材料。液晶高分子材料主要由纖維和樹脂兩種物質組合而成，主要應用于生活中。三是電功能高分子材料。電功能高分子材料主要分為結構型電功能材料和復合型電功能材料，主要應用于電子元器件中，能夠提升電子元器件的性能，降低生產成本。

四、功能型高分子材料的發展前景

隨著時代的發展，傳統、落后的高分子材料已然不能滿足社會的生產和生活需求，國內外研究機構也加大了對高分子材料的研究力度，從研究趨勢來看，未來高分子材料具備功能強大、智能化程度高的特點。未來，高分子材料對于國家經濟發展和國際競爭力的提升均有良好的促進作用：首先，高分子材料水平的提升有助于提升國家經濟發展水平，提升國家材料安全程度；其次，高分子材料水平的提升有助于增強國家競爭實力，使國家在國家競爭中保持并鞏固有利位置；最后，高分子材料水平的提升還會帶動我國材料產業的發展。

功能型高分子材料是能源和信息通訊的基礎性物質，很多科研機構在傳統三大合成高分子材料的基礎上研究出具有光、電、磁、隱身、生物等特殊功能的高分子材料，這些材料是生產和生活的基礎，對提升生產效率，提升生活質量具有重要的基礎性作用。因此，未來我國需要進一步推動高分子材料的研究。