淺談高分子材料的發展現狀及趨勢論文
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摘要：
高分子材料作為四大類材料研究方向之一, 一直在工業領域以及日常生活方面發揮著舉足輕重的作用。面對日新月異的科技發展, 高分子材料必須要與時俱進, 把握機遇, 實現自身的可持續發展。本文以高分子材料為研究對象, 介紹了其概念及特點, 分析高分子材料的發展現狀以及應用現狀, 探討了高分子材料的未來發展趨勢。
關鍵詞：
高分子材料; 發展現狀; 發展趨勢;
材料科學是科學技術發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, 已經滲入到生活以及工業領域內的方方面面, 發揮著不可替代的重要作用。科學技術的飛速發展, 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展的重要方向。
1 高分子材料的概念及特點
高分子材料, 也被稱為聚合物材料, 主要是由小單元作為基本單元, 大量重復連接而組成的。根據定義, 基本單元即重復單元是高分子材料組成的最小單元分子, 由于組成的基本單元數量龐大, 因而高分子材料往往具有較大的分子量。基本單元一般通過聚合反應實現彼此之間的相互連接。根據高分子材料的來源不同, 可以將高分子材料劃分為兩大類:天然高分子材料、半天然高分子材料和合成高分子材料, 其中合成高分子材料是應用最為廣泛的。
高分子材料具有諸多優異性能:在物理性能方面, 高分子材料具有比重輕、強度高、優異耐磨性能等特點;在化學性能方面, 高分子材料具有化學性質穩定、耐腐蝕性能優異等特點, “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。
2 高分子材料的發展及應用現狀
目前, 高分子材料在工業領域內的發展與應用主要可以分為以下三個方向:
(1) 軍工業領域。鑒于高分子材料高耐熱、耐腐蝕以及高強度等特點, 其在軍工業領域內廣泛應用于防彈衣、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開始部分替代金屬材料, 發揮其更佳的“輕而強”優勢。軍工業領域內, 材料的服役環境經常是比較惡劣的, 包括極高溫度、極高受力等, 對材料的性能提出了非常苛刻的要求。而高分子材料的性能可設計性為其在軍工業領域內的應用提供了技術支撐。因此, 高分子材料在軍工業領域內發揮了非常重要的作用。
(2) 建筑業領域。建筑業領域的發展與材料技術的發展是分不開的, 可以認為, 建筑業的發展史就是材料的發展史。材料領域內每一次技術的革新都會給建筑業的發展帶來極大的促進作用。而高分子材料在建筑業領域內的發展與應用更是重中之重。其中, 高分子材料在建筑業領域內一般應用于室內, 例如室內裝修所用到的涂料以及粘合劑等, 一方面高分子材料具有優異的耐磨性能以及“輕而強”性能, 提高材料的使用壽命, 降低材料的成本, 另一方面, 可以極大提高室內裝修的美感, 提高室內環境的居住質量。
(3) 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。
高分子材料在發展與應用中不可避免的出現各種問題。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境造成嚴重危害。因此, 不可降解問題一直是扼制高分子材料技術發展的瓶頸問題。
3 高分子材料的發展趨勢
面對更高的性能需求, 高分子材料在未來的發展中必須要積極迎接挑戰, 根據目前高分子材料的發展情況, 可預測其未來的發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環境造成極大的破壞, 發展綠色環保的高分子材料刻不容緩。技術的發展必須要以保護生態環境為重要前提。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, 不能實現可持續發展。
第二, 高性能化與高功能化。高性能化是指通過改善材料制備以及材料加工等來進一步提高高分子材料的高性能, 例如高力學強度、高耐腐蝕性以及高耐磨性等, 實現高分子材料在更高性能要求的環境中的應用。高功能化是指不斷發展具有多種復合功能的高分子材料, 實現功能的多樣化與復合化, 做到“一材多用”。
第三, 智能化。智能化高分子材料是目前材料領域內一個比較新穎的發展方向。智能化是指實現高分子材料的生命功能, 即具有可隨環境變化的功能, 例如具有記憶功能的高分子材料, 形狀可以根據外界條件的變化而變化, 甚至可以感知周圍環境溫度和亮度的變化, 并隨之進行調整;水溶性高分子材料, 可以實現在水溶液中的自我溶解, 其具有較好的粘合性和潤滑性。
4 結語
高分子材料在發展與應用過程中一直是機遇與挑戰并存, 一方面高分子材料具有不可比擬的優勢, 另一方面其對環境造成的污染也不容小覷。因此, 必須要大力發展綠色環保的高分子材料, 才能真正促進高分子材料技術的可持續發展, 同時, 必須針對不同的性能需求, 發展具有特殊性能的高分子材料, 不斷提升高分子材料的技術水平。
參考文獻
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