功能高分子材料研究的哲学思考(精)

功能高分子材料研究的哲学思考

摘要本文以辩证唯物主义认识论关于认识运动是发展的基本规律，对功能高分子材料研究领域的难点及热点问题进行了分析，对科学创新的认识根源开展了分析和探讨。最后根据功能高分子材料科学范畴、理论、规律和逻辑，提出了对其研究的方法论。

关键词功能高分子材料；创造性思维；哲学思考

自古以来制造新材料一直很受重视。材料发展的历史从生产力的侧面反映了人类社会发展的文明史，因此历史学家往往根据当时有代表性的材料将人类社会划分为石器时代、青铜器时代和铁器时代等等。经过数千年的不断发展，在21世纪的今天，我们己经进入新材料时代。

材料是科学与工业技术发展的基础。一种新材料的出现，能为社会物质文明带来巨大变化，给新技术的发展带来划时代的突破。功能高分子材料作为一门科学尽管只有几十年的历史，但在新材料的发展过程中尤其引人注目。

进入20世纪80年代以来，在世界范围内高新技术迅猛发展，国际上展开激烈的竞争，各国都想在生物技术、信息技术、空间技术、能源技术、海洋技术等领域占有一席之地。材料的重要性巳被人们充分地认识，能源、信息和材料已被公认为当今社会发展的三大支柱。功能高分子材料因其在宇航、建筑、机器人、仿生和医药领域具有重要地位，而日益成为材料行业优先开发的材料之一。

1 功能高分子的定义及分类

现代材料种类繁多，按材料组成主要物质成分特征分，主要有金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料、液晶材料等，按材料的用途分，有结构材料和功能材料。功能高分子材料属功能材料范畴，指由分子量很大的长链分子组成的具有和能完成某种特殊功能的高分子及其复合材料。换言之，功能高分子材料是指表现出力学、电、磁、光、生物、化学等特性的材料[2]。按结构特征可分为以下几类：

（1）主链型功能基团为高分子链单元，因此主链本身就具备功能作用。如聚乙炔分子链中的双键结构，使整个分子链构成大π键，呈现导电功能。

（2）侧链型功能基团位于高分子链的侧基上，通过接枝在分子主链上而获得功能作用。如磺酸基接在苯乙烯主链上，使其具有较强的吸水功能和离子交换功能。

（3）分散型在功能高分子材料中分散或固定无机分子，增加敏感功能性，即功能高分子复合材料。

（4）接合型功能高分子材料与金属或半导体接合的层状复合物，利用其界面效应可以将信息转变成电动势。

2 新型功能高分子材料

2.1 导电高分子材料

导电高分子材料科学是近年来发展较快的领域，自1977年第一个导电高分子聚乙炔（PAC）发现以来，对导电聚合物的合成、结构、导电机理、性能、应用等方面有许多新认识。现已发展成为一门相对独立的学科。从导电机理的角度看，导电高分子大致可分为两大类：第一类是复合型导电高分子材料，它是指在普通的聚合物中加入各种导电性填料而制成的。这些导电性填料可以是银、镍、铝等金属的微细粉末，导电性碳黑，石墨及各种导电金属盐等。此类导电高分子材料在国内外已得以广泛的应用，如抗静电、电磁波屏蔽、微波吸收、电子元件中的电极等；第二类是结构型导电高分子材料，即依靠高分子本身产生的导电载流子导电，这类导电高分子材料一般经“掺杂”（P型掺杂或N型掺杂）后具有高的导电性能，多为共轭型高聚物。目前研究较多的导电高分子有聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯撑、聚苯基乙炔等[3]。

2.2 生物医用高分子材料

生物医用高分子材料指用于生理系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官，增进或恢复其功能的高分子材料，研究领域涉及材料学、医学、生命科学[4]。虽已有40多年的研究历史!但蓬勃发展始于20世纪70年代，随着高分子化学工业的发展，出现了大量的医用新材料和人工装置，如人工心脏瓣膜、人工血管、人工肾用透析膜、心脏起博器以及骨生长诱导剂等。近10年来，由于生物医学工程#材料科学和生物技术的发展，医用高分子材料及其制品正以其特有的生物相容性、无毒性等优异性能而获得越来越多的医学临床应用。

生物医用高分子材料主要有天然生物材料和合成高分子材料。

2.2.1 天然生物材料

天然生物材料是指从自然界现有的动、植物体中提取的天然活性高分子，如从各种甲壳类、昆虫类动物体中提取的甲壳质壳聚糖纤维，从海藻植物中提取的海藻酸盐，从桑蚕体内分泌的蚕丝经再生制得的丝素纤维与丝素膜，以及由牛屈肌腱重新组构而成的骨胶原纤维等。这些纤维都具有很高的生物功能和很好的生物适应性，在保护伤口、加速创面愈合方面具有强大的优势，已引起国内外医务界广泛的关注。

甲壳质主要存在于甲壳类、昆虫类的外壳和霉菌类细胞壁中，是甲壳素和壳聚糖的统称(壳聚糖是甲索壳脱酰后的产物)，兼有高等动物中的胶原质和高等植物中纤维素两者的生物功能，不溶于水、稀酸、稀碱及一般的有机溶剂，可溶于浓无机酸和一些特殊的有机溶剂。由于甲壳素具有极强的生物活性及生物亲和性，脱酰后的甲壳质(即壳聚糖)具有相容性、粘合性、降解性及良好的成纤、成膜能力，已被广泛地应用于医药、纺织、化工、食品、生物技术等众多领域。据日本、美国的多项专利介绍[5]，由壳聚糖纤维制得的手术缝合线既能满足手术操作时对强度和柔软性的要求，同时还具有消炎止痛、促进伤口愈合、能被人体吸收的功效，是最为理想的手术缝合线；壳聚糖纤维制造的人造皮肤，通过血清蛋白质对甲壳素微细纡维进行处理，可提高对创面浸出的血清蛋白质的吸附性，有利于创口愈合，在各类人造皮肤中其综合疗效最佳。

2.2.2 合成高分子材料

合成高分子材料因与人体器官组织的天然高分子有着极其相似的化学结构和物理性能，因而可以植入人体，部分或全部取代有关器官。因此，在现代医学领域得到了最为广泛的应用，成为现代医学的重要支柱材料[6]。与天然生物材料相比，合成高分子材料具有优异的生物相容性，不会因与体液接触而产生排斥和致癌作用，在人体环境中的老化不明显。通过选用不同成分聚合物和添加剂，改变表面活性状态等方法可进一步改善其抗血栓性和耐久性，从而获得高度可靠和适当有机物功能响应的生物合成高分子材料。目前，使用于人体植入产品的高分子合成材料包括聚酰胺、环氧树脂、聚乙烯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚甲醛、聚甲