智能高分子材料在建筑工程中的應用

郝麗娜

（齊齊哈爾工程學院，黑龍江齊齊哈爾 161005）

近年來，我國建筑行業的建設規模越來越大，人們對于建筑工程建設水平的要求也越來越高。經過實踐證明，在建筑工程中運用智能高分子材料能夠有效地滿足建筑市場的需求，智能高分子材料不僅能提升建筑工程的美觀性能，還能提升建筑工程的施工質量，節省建筑工程的施工成本，順應我國綠色發展的戰略，確保建筑工程施工企業持續穩定的發展。本文分別從自修復高分子材料、導電高分子材料、環境敏感型高分子材料入手分析了智能該分子材料的優點，并且講述每種智能高分子材料的應用現狀。

1 智能高分子材料在建筑行業中的獨特優勢

1.1 綠色、節能、環保

智能高分子材料是由多種材料經過一定的加工形成的，所以智能高分子材料也叫復合型材料。一般來說，智能高分子材料的制作原料為工業廢棄材料，經過一系列的改造成為了新型智能高分子材料。因此說，智能高分子材料十分符合綠色發展的戰略，不僅能夠實現廢棄材料的良好處理，又節省了生產建筑材料需要消耗的環境資源，所以說，目前智能高分子材料已經被廣泛運用于我國的建筑工程中，并且相應的生產和改造技術還在不斷地提高，進而為建筑生產提供更為優質的智能高分子材料。

1.2 材料成本較低

一般來說，智能高分子的制造材料都是一些工業廢棄材料，因此智能高分子材料的原料成本非常低，但是如果在對廢棄材料進行改造花費過多的資金和材料，那么就會得不償失，也不能夠符合綠色發展的戰略目標。所以說，在將廢棄材料改造生產為智能高分子材料時，還要有相應的改造計劃，對于貴重、稀有以及改造難度低的材料優先進行改造，這樣就能夠有效地控制智能高分子材料的生產制造成本，也能夠更好地對智能高分子材料進行推廣，不僅做到了節能、綠色、環保的發展目標，還能夠為建筑工程施工企業節省較多的材料成本。

1.3 具有特殊性能

智能高分子材料之所以能夠廣泛運用于建筑工程施工中，是因為其自身具有一定的特殊性能，能夠有效地提升建筑施工的水平，進而提升建筑工程的整體水平。另外，智能高分子材料的種類較多，這樣就能夠根據不同地區內的氣候條件差異使用不同性能的智能高分子材料。例如，在天氣較為炎熱的地區，就可以使用具有隔熱性能的智能高分子材料，能夠有效地隔絕室外的溫度，進而增強整個建筑的隔熱效果，不僅可以為居民提供一個較為舒適的居住環境，還能夠降低空調的使用頻率，為居民節省相應的費用，更重要的是改善目前全球氣候變暖的情況。

1.4 為居民提供更加優質的居住體驗

智能高分子材料不同于其他的建筑材料，它是由廢棄材料經過一定的工藝改造成的，并且在改造的過程中一直遵循著綠色節能高效的生產理念。大部分建筑材料中都會含有一些對人體有害的物質，但是智能高分子材料在生產的過程中堅持使用低毒甚至無毒的生產工藝，還有一些智能高分子材料甚至能夠對有害物質進行吸附，因此說，將智能高分子材料運用到建筑工程中能夠為居民提供更加優質和安全的生活環境。

2 智能高分子材料在建筑工程中的應用

2.1 自修復高分子材料

自修復高分子材料，就是能夠自主進行修復的材料，其中主要有熱固性樹脂、彈性體、橡膠、熱塑性樹脂等種類，建筑工程施工企業可以根據不同的建筑需求選擇相應的智能高分子材料，不僅能夠有效地降低建筑工程施工的成本，還能夠提升建筑工程施工的質量，綠色節能的智能高分子材料還能夠為用戶提供更加優質安全的居住環境。

自修復型的智能高分子材料中利用了超分子的作用，在受到相應的損傷后，能夠自主進行可逆性的修復，目前我國建筑工程施工中普遍應用聚丙烯酸酯的自修復智能高分子材料，這種智能高分子材料的表現為支化的形式，并且在其支鏈中帶有一定的柔性，正是因為受其柔性側鏈的影響，聚丙烯酸酯帶有一定的動態性，而且這種智能高分子材料中又存在著大量的動態氫鍵，所以聚丙烯酸酯在受到損傷之后能夠在極快的時間內完成自我修復。經過大量的研究，相關科研人員發現將聚丙烯酸脂進行可逆性的加成反應，能夠得到苯乙烯-丙乙烯酸丁脂嵌段共聚物，經過相應的處理后，這種物質具有極強的自我修復性，尤其在45℃下，這種材料能夠自我恢復到受損之前的90%以上。配體-金屬配合物的有效運用也需要利用到超分子的作用，相關研究表明，在乙烯和丁烯低聚物的末端內加入相應的配體，能夠引發這兩種物質之間發生配位反應，進而產生一種超分子聚合物，當這種物質受到相應的損傷時，可以運用紫外線的輻射將這種物質分離，再將分離出的物質轉化為低聚物，這樣材料因為受到損傷產生的裂痕就會形成均一化，這時候再將紫外線撤去，分離出的金屬和配體就會重新發生配位反應，進而實現超分子聚合物的自我修復，這種超分子聚合物重新進行配位反應的速度相當快，一般幾分鐘就可以完成重新配位。目前還有一種無規聚苯乙烯的智能高分子材料，這種智能高分子材料的側鏈中含有一定的咪唑基因，在這種智能高分子材料中加入一定的金屬鋅鹽，能夠使其具有極強的自我修復能力，在這種動態的咪唑基因與金屬鋅鹽中的鋅離子發生超分子反應后，在常溫環境中最多3h之內就能夠使這種材料受損之前的性能恢復100%。

2.2 導電高分子材料

目前我國建筑工程施工中已經廣泛地應用導電智能高分子材料，這種智能高分子材料能夠實現能量之間的相互轉換，實現光能與電能之間的相互轉化，被廣泛地應用于建筑工程中的能源和發生材料中，而利用電能與熱能在這種材料中的高效轉化能夠應用于建筑保溫材料中。通過將這種導電高分子材料應用到發光和能源材料中產生了PLED燈管，這種發光材料的改造和生產成本較低，并且具有良好的環保性能，將噴墨打印技術運用到這種發光材料的生產改造中，能夠極大地提升PLED燈管的生產效率，使其生產改造的時間成本大幅降低。這種叫作PLED的發光材料具有較強的耐腐蝕性能，還具有較強的可塑性能，進而能夠將其制造成各種各樣形式不一的發光材料，而且利用這種智能高分子材料制備出的發光材料還具有極高的發光性能，而且通過改變聚合物的結構就能夠輕松地實現色彩和光強的調節，因此說這種智能高分子材料的市場前景極為廣泛，而且這種智能高分子材料的生產改造原料也具有較強的可挑選性。利用這種導電智能高分子材料還能夠制備出聚對苯乙炔，這種智能高分子材料具有相當良好的運行性能，可以說是在聚合物太陽能電池研究領域中的一項重大突破。但是與傳統的太陽能電池相比，這種新型聚合物太陽能電池的運行性能依然較低，因此相關的研究人員決定從提升聚合物導電性能入手進行不斷研究，經過多年的研究，研究人員制造出了一種具有較高運行性能的導電聚合物，光能與電能之間的轉化率可以達到8%左右，而且較傳統的聚合物太陽能電池相比，這種新型的智能高分子材料的生產成本僅是其80%，后來相關研究人員又制備出了一種運行效率達到10.6%的新型聚合物太陽能電池，這是在聚合物太陽能電池研究領域中的另一突破。所以說，將智能高分子材料運用到建筑行業中，能夠為建筑工程提供有力的生產動力。

2.3 環境敏感型高分子材料

目前建筑工程中運用高分子技術的還有環境敏感型材料，這種智能高分子材料對于周邊的環境具有較強的敏感度，進而根據周圍環境的變化發生相應的反應和變化。例如，我國建筑行業中普遍應用聚丙烯酰胺材料，這種智能高分子材料內部同時具有高密度范德華力和高密度氫鍵兩種相結構，在不同的溫度下，這兩種相結構之間也會產生相應的反應，進而呈現出不同的顏色。將這一特殊性能應用到建筑外墻材料中，在溫度降低的時候，就會呈現出較深的顏色，進而有效地提升建筑對于周圍熱量的吸收。當溫度較高的時候，這種外墻材料就會呈現出淺色，進而有效地減少建筑外墻材料對于熱量的吸收，實現建筑溫度的自我調節。目前有一種環境敏感型的智能高分子材料聚N-異丙基丙烯酰胺，這種智能高分子材料具有良好的熱至變色性能，這種材料內部兩種相結構的穩定溫度在31.5℃，這一溫度對于人員來說較為適宜，如果周圍溫度低于這一溫度時，其內部的氫鍵密度就會相應的增大，這時候就會呈現出黑色的外表，對于周圍熱量的吸收能力就會大幅提高，進而提升建筑內部的溫度。當溫度高于31.5℃時，其內部范德華力就會相應的增加，進而呈現出白色的外觀，對于周圍溫度和熱量的吸收能力就會大幅降低，進而實現建筑內部溫度的降低，將這種智能高分子材料運用到建筑外墻中，能夠實現建筑內部溫度的自我調節，為用戶提供更為舒適的居住環境，還能夠大幅降低制冷和制熱過程中的能量消耗。聚N-異丙基丙烯酰胺還能夠隨著光照強度的變化呈現出不同的顏色，利用這一性能相關研究人員發明出了一種智能窗簾，當光照強度較高時，這種智能窗簾就會呈現出較深的顏色，進而有效地降低屋內紫外線的滲透。當光照強度較低時，這種由環境敏感型智能高分子材料制成的智能窗簾就會呈現出較淺的顏色，進而為屋內提供較適宜的光照。所以說，利用智能高分子材料的環境敏感特性制造出相應的建筑材料，能夠為用戶提供更為優質和安全的使用體驗，創造出更為舒適的居住環境。

3 結束語

運用智能高分子的特殊性能制造相應的建筑材料，能夠有效地提升建筑工程的質量，降低建筑工程施工的材料成本，還能夠為用戶提供更為舒適和安全的居住環境，有效地提高建筑企業的經濟效益，因此，智能高分子材料在建筑行業中具有相當廣泛的應用前景。