功能高分子材料应用及发展趋势

功能高分子材料应用及发展趋势

摘要：本文主要讲述了功能高分子在光学、电学、生物医学以及分离膜领域的应用；与此同时，展望功能高分子的未来发展趋势，主要为光功能高分子、导电高分子以及生物医用高分子。

关键字：功能高分子光学材料导电生物医用趋势

正文

20世纪60年代，国际上出现“功能高分子”一词，经过半个世纪的发展，具有各种功能的高分子材料在工业、农业、国防、环境保护以及生命科学领域发挥着越来越重要的作用。

什么是功能高分子：通常认为，功能高分子是与常规聚合物相比具有明显不同的物理化学性能，并且有某些特殊功能（如化学活性、光敏性、导电性、催化活性、生物相容性、药理性能、选择分类性能等）的聚合物大分子。

功能高分子的特点：①产量小、产值高、制造工艺复杂；②具有与常规聚合物明显不同的物理化学性能，并且有某些特殊功能。③既可以单独使用，也可以与其他材料复合制作成结构件，实现结构/功能一体化。

第一部分（功能高分子的应用）

光功能高分子材料：光功能高分子材料是指在光的作用下能够产生某些特殊物理或化学性能变化的高分子材料。根据作用机理，可以将光功能高分子材料分为光物理和光化学功能高分子材料两大类。常见的光功能高分子材料主要有：光导电高分子材料、光致变色高分子材料、高分子光致刻蚀剂、高分子荧光和磷光材料、高分子光稳定剂、高分子光能转化材料和高分子非线性光学材料等。光功能高分子材料在电子工业和太阳能利用等方面具有广泛应用。我们生活中常见的有太阳能电池、静电复印、全息照相以及光导纤维等，他们正在不断的丰富着我们的生活，为我们带来越来越多的便利。比如，太阳能电池为我们带来了清洁能源、减少了环境污染；光导纤维将世界联通，让我们每天都能方便快捷的享受网上冲浪带来的乐趣。

导电高分子材料：导电性高分子材料按材料的结构和组成，可将导电高分子分为两大类：一类是结构型导电高分子，它依靠高分子结构本身提供的导电载流子导电；另一类是复合型导电高分子，它是依靠添加在不具备导电性的高分子材料中的炭黑、金属粉、箔等。结构型导电高分子材料，它是指高分子本身或经过“掺杂”之后具有导电功能的一类材料，这类导电高分子一般为共轭型高分子。它是指高分子链中具有大量共轭双键结构，其导电机理在于丌电子的非定域化，电子在共轭体系内自由运动，因而提供了大量的导电载流子。掺杂是提高共轭高聚物电导率很重要的方法。与结构型导电高分子不同，在复合型导电高分子中，高分子材料本身并不具备导电性，只充当了粘合剂的角色。导电性是通过混合在其中的导电性的物质如炭黑、金属粉末等获得的。复合型导电高分子制备方便，有较强的实用性，用作导电橡胶、导电涂料、导电粘合剂、电磁波屏蔽材料和抗静电材料，在许多领域发挥着重要的作用。

生物医用功能高分子：生物医用高分子既可以来自人工，也可以来自天然产物。医用高分子材料主要分为生物医学材料和医疗器械及其他材料。生物医学材料主要包括人造器官、人造血液、外科材料以及药物释放媒介材料。在高分子材料行业中，人造器官逐渐成了一个热门行业。人工心脏血泵、人工心脏瓣膜、人工肺、人工肾、人工膀胱、人工皮肤、人工血液等都已相继出现。使许多因伤病

或其他原因造成的缺失而得以修复，不仅在医疗方面取得了突破的进展，而且使人们从心理和生理上走向了健康。化学药物一般都有毒副作用，而有一种智能材料可以感知需要药的用量与需要与否反馈药物的释放，释放量和终止释放，高分子材料可作为靶向给药体系已经药物的载体在药物方面占有很高的地位。同时医用高分子材料一般无毒，不起组织反应，不会导致炎症。

高分子分离膜：膜分离技术具有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、能耗低、操作简单、易于控制、环保等特点，目前已广泛应用于食品、医药、化功、环保、水处理、电子等领域。

第二部分（发展趋势）

光功能高分子的发展方向主要有：一是感光性树脂在印刷布线、孔板制造、集成电路和电子器件加工、精密机械加工及复印、照相等方面的应用愈来愈广泛。二是光致变色高分子的应用开发工作尚处在起步阶段，但其应用前景是十分诱人的。三是光降解材料主要可应用于两个方面，包装材料、农业应用薄膜，这样可以减少白色污染。

导电高分子的研究方向将集中在以下几个方面：一是合成可溶性导电高分子，直接合成可溶性电高分子是实现可加工性和研究结构与性能的有效途径；二是自掺杂或不掺杂导电高分子，这样可以决聚合物稳定性问题；三是超高电导率的导电高分子；四是开发出价格低廉的导电高分子。 复合型导电高分子的实用化远胜于结构型导电高分子，这是因为它有成型简便、重量轻、性于调节、成本低和可选择的品种多等许多优点。

医用高分子材料未来发展概括为四个方面:一是生物可降解高分子材料的应用前景更加广阔，其中医用可生物降解高分子材料因其具有良好的生物降解性和生物相容性而受到广泛的重视，它在缓释药物、促进组织生长的骨架材料方面具有极大的发展潜力，尤其是可对生物降解型聚合物进行物理好和化学修饰，研发出适合于不同药物的聚合物基材料，使之达到理想的控制释放效果；二是复制具有人体各部天然组织的物理机械性能和生物学性能的生物医用材料，达到高分子的生物功能化和生物智能化，是医用高分子材料发展的重要方向；三是人工代用器官在材料本体及表面结构的有序化、复合化方面将取得长足进步，以达到与生物体相似的结构和功能，其生物相容性也将明显提高；四是药用高分子和医药包装用高分子材料的应用将会继续扩大。

高分子分离膜的未来发展包括：一是由于工业化发展带来的环境日趋恶化，水荒问题成为很多城市、国家面临的亟待解决的难题。除了节约用水以外，其中一项解决淡水短缺的措施就是海水和苦咸水的淡化。海水淡化具有很好的发展前景；二是温室效应带来的环境问题，使得工业废气尤其是2CO 的回收和脱除变得

非常必要。另外2SO 、S H 2等酸性气体的处理也必须依靠气体分离膜。 参考文献：

功能高分子材料-------罗祥林 主编 化学工业出版社；

导电高分子材料-------省部博之 主编 科学工版社；

百度百科；