浅谈高分子材料的发展现状及趋势论文
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摘要：
高分子材料作为四大类材料研究方向之一, 一直在工业领域以及日常生活方面发挥着举足轻重的作用。面对日新月异的科技发展, 高分子材料必须要与时俱进, 把握机遇, 实现自身的可持续发展。本文以高分子材料为研究对象, 介绍了其概念及特点, 分析高分子材料的发展现状以及应用现状, 探讨了高分子材料的未来发展趋势。
关键词：
高分子材料; 发展现状; 发展趋势;
材料科学是科学技术发展的重要基础学科之一, 其中, 高分子材料作为材料科学中一个重要的研究方向, 已经渗入到生活以及工业领域内的方方面面, 发挥着不可替代的重要作用。科学技术的飞速发展, 对高分子材料的需求也日益增长, 同时, 也对高分子材料的性能提出了更高的要求, 高性能化以及复合化成为了高分子材料发展的重要方向。
1 高分子材料的概念及特点
高分子材料, 也被称为聚合物材料, 主要是由小单元作为基本单元, 大量重复连接而组成的。根据定义, 基本单元即重复单元是高分子材料组成的最小单元分子, 由于组成的基本单元数量庞大, 因而高分子材料往往具有较大的分子量。基本单元一般通过聚合反应实现彼此之间的相互连接。根据高分子材料的来源不同, 可以将高分子材料划分为两大类: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应用最为广泛的。
高分子材料具有诸多优异性能:在物理性能方面, 高分子材料具有比重轻、强度高、优异耐磨性能等特点;在化学性能方面, 高分子材料具有化学性质稳定、耐腐蚀性能优异等特点, “多功能、轻而强”的高分子材料重要性日益突出, 因而得到了迅速发展。目前, 应用较为广泛的高分子材料包括塑料、纤维以及橡胶等。
2 高分子材料的发展及应用现状
目前, 高分子材料在工业领域内的发展与应用主要可以分为以下三个方向:
(1) 军工业领域。鉴于高分子材料高耐热、耐腐蚀以及高强度等特点, 其在军工业领域内广泛应用于防弹衣、抗高温保护罩等方面, 是交通运输、海洋工程等重大领域内不可或缺的基础材料。随着特殊性能高分子材料的研究, 高分子材料在应用方面已经开始部分替代金属材料, 发挥其更佳的“轻而强”优势。军工业领域内, 材料的服役环境经常是比较恶劣的, 包括极高温度、极高受力等, 对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设计性为其在军工业领域内的应用提供了技术支撑。因此, 高分子材料在军工业领域内发挥了非常重要的作用。
(2) 建筑业领域。建筑业领域的发展与材料技术的发展是分不开的, 可以认为, 建筑业的发展史就是材料的发展史。材料领域内每一次技术的革新都会给建筑业的发展带来极大的促进作用。而高分子材料在建筑业领域内的发展与应用更是重中之重。其中, 高分子材料在建筑业领域内一般应用于室内, 例如室内装修所用到的涂料以及粘合剂等, 一方面高分子材料具有优异的耐磨性能以及“轻而强”性能, 提高材料的使用寿命, 降低材料的成本, 另一方面, 可以极大提高室内装修的美感, 提高室内环境的居住质量。
(3) 民用领域。高分子材料的身影在生活中无处不见, 例如各种各样的塑料制品, 包括容器、薄膜以及泡沫塑料等, 多样化的橡胶制品, 包括轮胎、传送带、电线的绝缘保护套以及生活中雨衣、胶鞋等, 丰富的纤维制品, 包括涤纶、腈纶等。同时, 高分子材料的低成本优势使得其在民用领域中备受青睐, 一直具有较高的关注热度。
高分子材料在发展与应用中不可避免的出现各种问题。其中, 最为突出的问题是高分子材料的不可降解性, 高分子材料使用后如果不及时回收, 会对环境造成严重的污染, 包括水污染、大气污染等, 对人类以及其他生物的生存环境造成严重危害。因此, 不可降解问题一直是扼制高分子材料技术发展的瓶颈问题。
3 高分子材料的发展趋势
面对更高的性能需求, 高分子材料在未来的发展中必须要积极迎接挑战, 根据目前高分子材料的发展情况, 可预测其未来的发展趋势有以下几个方向:
第一, 绿色化。高分子材料的不可降解性会对生态环境造成极大的破坏, 发展绿色环保的高分子材料刻不容缓。技术的发展必须要以保护生态环境为重要前提。一方面需要提高高分子材料的'可重复利用性, 提高可降解性, 从源头上杜绝环境污染问题;另一方面, 要降低高分子材料对矿石燃料的依赖性, 矿石燃料属于不可再生资源, 高分子材料对于矿石燃料的依赖性会使得地球的自然资源不断减少, 不能实现可持续发展。
第二, 高性能化与高功能化。高性能化是指通过改善材料制备以及材料加工等来进一步提高高分子材料的高性能, 例如高力学强度、高耐腐蚀性以及高耐磨性等, 实现高分子材料在更高性能要求的环境中的应用。高功能化是指不断发展具有多种复合功能的高分子材料, 实现功能的多样化与复合化, 做到“一材多用”。
第三, 智能化。智能化高分子材料是目前材料领域内一个比较新颖的发展方向。智能化是指实现高分子材料的生命功能, 即具有可随环境变化的功能, 例如具有记忆功能的高分子材料, 形状可以根据外界条件的变化而变化, 甚至可以感知周围环境温度和亮度的变化, 并随之进行调整;水溶性高分子材料, 可以实现在水溶液中的自我溶解, 其具有较好的粘合性和润滑性。
4 结语
高分子材料在发展与应用过程中一直是机遇与挑战并存, 一方面高分子材料具有不可比拟的优势, 另一方面其对环境造成的污染也不容小觑。因此, 必须要大力发展绿色环保的高分子材料, 才能真正促进高分子材料技术的可持续发展, 同时, 必须针对不同的性能需求, 发展具有特殊性能的高分子材料, 不断提升高分子材料的技术水平。
参考文献
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