導語：如何才能寫好一篇功能高分子材料的特點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：功能高分子材料；研究現狀；發(fā)展前景

一、功能高分子材料的概念及開發(fā)意義

功能高分子材料，是指具有一定傳遞或存儲物質、信息及能量作用的高分子和高分子復合材料。這使得功能高分子材料不僅具有原來的力學性能，同時還兼具如光敏性、導電性、化學反應活性、生物相容性、選擇分離性、能量轉換性等一系列其他特定性能。按照其功能劃分，功能高分子材料主要可分為4類：①物理功能：具體包括超導、導電、磁化等功能；②化學功能：具體包括光的聚合、降解、分解等；③生物功能：具體來說包括生理組織及血液的適應性等；④介于化學、物理之間的功能：主要是指高吸水、吸附等功能方面。

功能高分子材料由于具備特殊的功能，受到了各個領域的廣泛重視，特別是其不可替代的諸多特性都為很多領域的技術進步提供了基礎和前提，甚至已經因此而誕生出了一批先進的、符合社會發(fā)展潮流的新產品。因此，當前各國都加大了對功能高分子材料的人力物力財力投入，面對時間各國的競爭，我國也需要盡快加大對功能高分子材料的研發(fā)力度，從而擺脫我國國防、電子、醫(yī)藥和其他尖端領域嚴重依賴國外功能高分子材料市場的困境。

二、功能高分子材料的研究現狀分析

目前針對功能高分子材料的研究和應用現狀，主要集中于功能高分子材料的光功能、電功能、生物功能以及反應型功能應用這幾個方面：

1.光功能高分子材料

目前的光功能功能高分子材料的研究和應用主要體現在光固化材料、光合作用材料、光顯示用材料以及太陽能光板這幾個方面，這些具體的應用能通過對光的吸收、儲存、傳輸、以及轉換功能，實現對光能的有效利用。例如，目前已經能夠通過光功能高分子材料的運用實現光傳導來幫助植物的光合作用。此外，運用光功能高分子材料實現手機的太陽能充電也已經成為現實。

2.電功能高分子材料

電功能高分子材料，除了具備良好的導電性能外，其電導率還能根據應用狀況的不同，在半導體、金屬態(tài)和絕緣體的范圍進行變化。此外，由于電功能高分子材料一般密度較小、易于加工，同時具備良好的耐腐蝕性，在當前的工業(yè)領域中也被廣泛的應用。

3.生物功能高分子材料

生物功能高分子材料在生物領域被廣泛的應用。如常見的有，由生物功能高分子材料所制成的人體植入物（視網膜植入物、腦積水引流裝置等）以及人體義肢等。

4.反應型功能高分子材料

這種高分子材料是一種具備很強化學活性的高分子材料，能夠有效的促進化學反應。它是通過對構建高分子骨架，并將小分子反應活性物質通過離子鍵、共價鍵、配位鍵或物理吸附作用進行骨架填充，以實現高分子功能才能的強化化學合成與化學反應的效果。

三、功能高分子材料的發(fā)展前景及趨勢分析

功能高分子材料具備很多優(yōu)勢特征，這些都使得其更加符合經濟發(fā)展和社會發(fā)展的需求，這也使得功能高分子材料的研究工作在各國的競爭中日益白熱化。而去隨著投入的不斷深化，和技術的不斷完善。新型功能高分子材料必然在我們的尖端科學及日常生產生活中扮演越來越重要的角色。功能高分子材料的幾種發(fā)展趨勢。

1.復合高分子材料

目前，功能高分子材料正逐步由均質材料向著復合高分子材料的方向發(fā)展，同時其材料的功能也向著多功能材料的方面發(fā)展。復合高分子材料往往是在一種基體材料（如金屬、陶瓷、樹脂等）上，加入增強或增韌作用的高聚物，再通過將多相物復合成一體，就形成了新的復合高分子材料，這種高分子材料能夠充分發(fā)揮各相的性能優(yōu)勢，因此具有廣泛的發(fā)展應用前景。在今后的發(fā)展中，航天科技、醫(yī)療衛(wèi)生、生活家居、甚至汽車制造等領域，都需要各種高性能的復合高分子材料。

2.環(huán)境友好型高分子材料

經濟的粗放發(fā)展，給整個地球h境都帶來了深重的災難，而隨著人們對環(huán)保問題的日益重視，各國對各種材料的生態(tài)可降解性要求也日益突出。因此，環(huán)境友好型高分子材料的開發(fā)和深入研究工作，也引起了各國的重視。當前，生物降解技術和環(huán)境友好型高分子材料技術大多掌握在發(fā)到國家，我國目前還處于追趕階段。隨著世貿組織對環(huán)保觀念的更加重視，環(huán)境友好型高分子材料在產品中的應用優(yōu)勢也將日益顯著，為了把握這一趨勢，我國要積極開發(fā)研究出有自主知識產權的生物降解技術和環(huán)境友好高分子材料。

環(huán)境友好型高分子材料，通過易水解的高分子的作用在各種生物酶的作用下，能夠加速材料的水解反應，幫助材料進行生物降解。這種高分子材料目前研究的重點方向在理化性能、生物相容性、降解速率的控制以及緩釋性等方向。

3.隱身性能高分子材料

隱身性能高分子材料的研究應用主要在軍事領域，其也是當前各國的尖端軍事技術的研究方向之一。以往的隱身材料多采用超微粒子和細微粉，實踐證實，通過吸收衰減層、激發(fā)變換層以及反射層等多層材料的微波吸收，能夠取得一定的吸波效果，達到隱身的目的。但是，由于材料制備復雜，且雷達技術的日益發(fā)展，給隱身技術提出了更高的挑戰(zhàn)。此后，隱身性能高分子材料必然是向著厚度更小、質量更輕、功能更多以及頻帶更寬的方向發(fā)展。

篇2

關鍵詞：高分子材料；生物醫(yī)學領域；人體功能替代或修復

中圖分類號：R318 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0214-01

上世紀50年代，我國展開了對人工器官的研究，并經過50多年的發(fā)展取得了很大成就。聚乙烯、聚丙烯、硅橡膠等都是醫(yī)用高分子中常用的材料，而常見的醫(yī)用高分子大約有1000多個品種規(guī)格，其制品主要包括醫(yī)用高分子、醫(yī)療器械制品和人工器官三大類。另外，醫(yī)用高分子材料在醫(yī)學生有著獨特的功效，因而受到學者們的廣泛關注和重視，發(fā)展前景十分廣闊，并迅速成為當前發(fā)展較快的新型材料之一。

醫(yī)用高分子材料用于醫(yī)學領域中的主要包括：藥用高分子材料、人體功能替代或修復高分子材料和高分子醫(yī)療器材及制品等。下面我們詳細的介紹一下高分子材料在人體功能替代或修復中的作用，并對醫(yī)用高分子材料在未來的發(fā)展趨勢與發(fā)展狀況進行一定的研究、探討。

1 高分子材料在人體功能替代或修復中的運用

高分子材料運用到人體功能替代或修復中的主要目的是替代、修復人體內受損的組織或器官，從而恢復其原有的功能。其中用到高分子材料的主要包括部分功能修復材料、人工器官材料、組織工程材料等。

1.1 部分功能修復材料

在對人體缺少的一部分功能的器官或組織進行修復，如為了恢復聽覺功能，制造的人工耳朵；在矯正視力的過程中，制造的人工角膜、人工晶體等；還有假肢、人工等都需要用到高分子材料。另外，部分功能修復材料一般都有利于改善患者的生活質量，并不會危害到人的生命健康。另外，不同的組織或器官所使用的高分子材料也不同，如隱形眼鏡所采用的材料一般包括聚甲基丙烯酸8一羥乙酯一甲基丙烯酸戊酯、聚甲基丙烯酸B一羥乙酯等；人工角膜則包括聚甲基丙烯酸酯類、硅橡膠等；而人工晶狀體則包括可用聚甲基丙烯酸酯類等。

1.2 人工器官材料

為了治療病患，我們需要對人體的一些組織或器官進行替代性治療，并將人工臟器引入人體系統(tǒng)，從而發(fā)揮原有器官的功能，促進人體系統(tǒng)功能的正常運行。植入人體內的永久性人工臟器主要包括人工氣管、人工血管、人工食道等。另外，手術過程中還還有一些暫時性的人工臟器，如人工心臟、人工肝臟和人工腎臟等，起到替代使用的作用。通過不斷的提高高分子材料制作過程中的血液相容性、抗細菌粘附性和抗凝血性等，確保制造出來的人工心臟瓣膜、人工血管等能夠很好的接觸血液，減少感染現象的發(fā)生。

1.3 組織工程材料

高分子材料在組織工程材料中的應用，有利于改善、維持或恢復研制生物代用品的功能，加強對正常和病理的哺乳類組織的結構-功能關系的了解。通過對生命科學規(guī)律的了解和運用，充分發(fā)揮組織工程的作用，開發(fā)新型智能修復材料，主動激發(fā)、誘導人體組織器官再生修復的功能。在設計該材料的過程中，需要有機結合人工材料和活體組織，確保組織細胞表面的特殊位點能夠與配合基發(fā)生作用，進一步提升組織細胞分裂和生長的速度，從而促進周圍組織細胞生長為預想功能，達到修復人體組織和器官的功能的目標。

2 對醫(yī)用高分子材料未來的發(fā)展方向的展望

高分子材料在醫(yī)學領域內廣泛的應用，并取得了很大的成就。但目前的技術還無法滿足人們的需求，還無法提高人工臟器替換病變臟器的成功率，所以我們需要對醫(yī)用高分子材料的發(fā)展方向進行一下詳細的研究。

首先，高分子材料會廣泛應用于藥物中。隨著人們生活質量的不斷提高，人們對藥品質量也有了更高的要求，如要求藥品穩(wěn)定、高效、毒副作用小等。高分子材料一般具備無毒、無副作用、水溶性好、不會產生異變等特點。因此，我們需要將高分子材料應用到現代藥物中，如制作緩釋藥物的載體、高分子材料的藥物等。另外，高分子藥物相比低分藥物而言，幾乎沒有副作用，并且可以緩釋藥物的濃度，具體治療人w制定的部位。所以，高分子材料在藥物這一行業(yè)中具有很大的發(fā)展前景，其作用不可替代。其次，高分子材料將會廣泛的應用于醫(yī)療器械中。高分子材料中的聚酯、硅橡膠等都具有一定的矯形作用，在假肢制造、整形外科等領域中都發(fā)揮著很大的作用。最后，未來的醫(yī)用高分子材料應用范圍將進一步擴大，其發(fā)展趨勢將以聚氨酯、聚硅氧烷、聚烯烴為主，開發(fā)滿足生物相容性和血液相容性的材料，發(fā)展便攜帶的小型化人工器官裝置以及開發(fā)醫(yī)療器械、人工臟器和控制生育所用的材料等。

3 結語

醫(yī)用高分子材料的廣泛應用，有利于促進醫(yī)療水平的進步，不斷的完善醫(yī)用材料，充分發(fā)揮其在醫(yī)學領域中的作用。綜上所述，我們可以發(fā)現，加快對醫(yī)用高分子材料的開發(fā)和研究是目前醫(yī)學領域中最重要的任務之一。

參考文獻：

[1]陳志祥，張政委，田華，等.生物降解高分子材料在醫(yī)藥領域中的應用[J].化學推進劑與高分子材料，2005， 3（1）：31-34.

篇3

【關鍵詞】 高分子材料 可降解 循環(huán)利用

1 生物可降解高分子材料的含義及降解機理

生物可降解高分子材料是指在一定的時間和一定的條件下，能被微生物或其分泌物在酶或化學分解作用下發(fā)生降解的高分子材料。生物可降解的機理大致有以下三種方式：生物的細胞增長使物質發(fā)生機械性破壞；微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。一般認為，高分子材料的生物可降解是經過兩個過程進行的。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結合，通過水解切斷高分子鏈，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物攝入人體內，經過種種的代謝路線，合成為微生物體物或轉化為微生物活動的能量，最終都轉化為水和二氧化碳。因此，生物可降解并非單一機理，而是一個復雜的生物物理、生物化學協(xié)同作用，相互促進的物理化學過程。到目前為止，有關生物可降解的機理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在機體內的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關外，還與材料溫度、酶、PH值、微生物等外部環(huán)境有關。

2 生物可降解高分子材料的類型

按材料來源，生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類，有醫(yī)用和非醫(yī)用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。

2.1 微生物生產型

通過微生物合成的高分子物質。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染環(huán)境的生物可降解塑料。

2.2 合成高分子型

脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點低，強度及耐熱性差，無法應用。芳香族聚酯（PET）和聚酰胺的熔點較高，強度好，是應用價值很高的工程塑料，但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯（或聚酰胺）制成一定結構的共聚物，這種共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。

2.3 天然高分子型

自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質素等均屬可降解天然高分子，這些高分子可被微生物完全降解，但因纖維素等存在物理性能上的不足，由其單獨制成的薄膜的耐水性、強度均達不到要求，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質制得的脫乙?；嗵堑裙餐熘啤?/p>

2.4 摻混型

在沒有生物可降解的高分子材料中，摻混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得產品具有相當程度的生物可降解性，這就制成了摻合型生物可降解高分子材料，但這種材料不能完全生物可降解。

3 生物可降解高分子材料的研發(fā)

3.1 傳統(tǒng)方法

傳統(tǒng)利用生物可降解高分子材料的方法主要包括：天然高分子的改造法、化學合成法和微生物發(fā)酵法等。（1）天然高分子的改造法。通過化學修飾和共混等方法，對自然界中存在大量的多糖類高分子，如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足，但一般不易成型加工，而且產量小，限制了它們的應用。②化學合成法。模擬天然高分子的化學結構，從簡單的小分子出發(fā)制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，這些高分子化合物結構單元中含有易被生物可降解的化學結構或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段?；瘜W合成法反應條件苛刻，副產品多，工藝復雜，成本較高。（2）微生物發(fā)酵法。許多生物能以某些有機物為碳源，通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發(fā)酵法合成產物的分離有一定困難，且仍有一些副產品。

3.2 酶促合成

用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶學的發(fā)展，酶在有機介質中表現出了與其在水溶液中不同的性質，并擁有了催化一些特殊反應的能力，從而顯示出了許多水相中所沒有的特點。

3.3 酶促合成法與化學合成法結合使用

酶促合成法具有高的位置及立體選擇性，而化學聚合則能有效的提高聚合物的分子量，因此，為了提高聚合效率，許多研究者已開始用酶促法與化學法聯(lián)合使用來合成生物可降解高分子材料。

4 結語

隨著高分子材料合成與加工的技術進步，生物可降解高分子材料在各行業(yè)得到廣泛、深入的應用。生物可降解高分子材料助劑、樹脂原料和加工機械一起組成了生物可降解高分子加工的三大基本要素。此外，加工工藝水平、配方技術以及相關配套服務設施也成為完美展現制品性能的不可或缺的因素。我國生物可降解高分子材料工業(yè)起步較晚，發(fā)展遲緩，難以適應目前的發(fā)展趨勢，必須借助行業(yè)發(fā)展，探索一條具有中國特色的工業(yè)之路。在消化、吸收、仿制國外先進品種和技術的基礎上，針對不同行業(yè)要求和特點，開發(fā)出高效、多功能、復合化、低（無）毒、低（無）污染、專用化的生物可降解高分子品種，提高規(guī)?；a和管理能力，改變目前行業(yè)規(guī)模小、品種少、性能老化且雷同、針對性（專用性）差、性能價格比明顯低于國外同類產品、創(chuàng)新能力低下、污染嚴重、無序競爭的局面，一些新型功能的生物可降解高分子材料的發(fā)展時間不長，消費量較低，卻帶來了產業(yè)新的突破點和增長點，豐富完善了整個體系，其高技術含量和巨大的增幅顯示了強大的生命力，創(chuàng)造一個投入產出比明顯高于其他化工產品的新產業(yè)。

篇4

關鍵詞：高分子 材料阻燃技術 應用 發(fā)展

中圖分類號：TQ31 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（b）-0198-02

高分子可燃材料具有優(yōu)良的性能，其應用的范圍也越來越廣，特別是在建筑、交通、家具、電子電器等行業(yè)領域被大量使用，美化和方便了人們的環(huán)境和生活，獲得了顯著的經濟效和社會效益，已逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料。然而大多數該分子材料都易燃、可燃材料，在燃燒時熱釋放速率快、火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?、發(fā)熱量高、不易熄滅，還產生大量濃煙和有毒氣體。隨著高分子材料的廣泛應用，其潛在的火災危險性大大增加，因而如何提高高分子材料的阻燃性能，成為當前消防工作急需解決的一個問題。

1 高分子阻燃技術應用

1.1 高分子阻燃材料分類

關于阻燃高分子材料目前尚無明確分類，通常可按照獲取阻燃性能的方式劃分，可將其分為本質阻燃高分子材料和非本質阻燃材料兩種。一種是材料本身具有阻燃性；另一種是通過加入添加阻燃劑獲得阻燃性能。非本質阻燃材料可根據阻燃劑添加方式分為添加型阻燃高分子材料和反應型高分子材料。所謂添加型阻燃高分子材料，即在高聚物加工過程中，將阻燃劑以物理方式分散于基材中而賦予材料的阻燃性；反應型阻燃高分子材料的阻燃劑是在高聚物的合成中加入的，它作為一種單體參與反應，并結合到高聚物的主鏈或支鏈上，使高聚物含有阻燃成分[1]。

1.2 高分子阻燃技術

阻燃劑是用于提高材料抗燃性，即阻止材料被引燃及抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦?。在現代化社會中，阻燃劑具有著諸多的類型，旨在能夠為了切實滿足不同環(huán)境下的防火需求，就其所包含的類型來看，主要可以分為以下3種。

第一種，是有機阻燃劑，主要用于針對有機物的燃燒預防，比如包括磷酸酯、鹵系和紡織物等等，具有著耐久性的特點。

第二種為無機鹽類阻燃劑，包括的產品主要有氯化銨、氫氧化鋁等等材料，這種類型的阻燃劑具有著無煙、無毒與無害的優(yōu)勢，因此成為了目前應用領域最為廣泛的一種阻燃劑。

第三種為有機和無機混合類型的阻燃劑，這種類型的阻燃劑通常被科學界認為是無機阻燃劑的升級版，擁有著和無機阻燃劑同等的優(yōu)勢，但相對來說具有著較高的成本，因此并未普及應用。而從不同阻燃劑的阻燃元素上看，又可以劃分為幾種，包括鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑和硅系阻燃劑等，其各自有著相應的優(yōu)勢和缺點，但依然憑借著不同的特點被廣泛應用于不同的防火領域當中[2]。

受到近些年科學技術飛速發(fā)展的影響，高分子材料的阻燃技術水平也獲得了突破性的發(fā)展，包括阻燃劑微膠囊技術、交聯(lián)與接枝改性等等，無論是何種新技術的應用，其作用原理都大體相一致，區(qū)別主要在于對人工合成技術的依賴程度有所不同，最明顯的技術優(yōu)勢更是在于對傳統(tǒng)材料阻燃之后所產生的有毒有害氣體的轉化，最具代表性的便是現代阻燃技術領域的納米技術應用，不僅能夠有效降低阻燃過程中各類反應對環(huán)境的污染，同時更憑借較高的技術水平全面提高了阻燃技術的安全性。

1.3 高分子材料燃燒及阻燃技術應用機理

高分子材料在空氣中受熱時，會分解生成揮發(fā)性可燃物，當可燃物濃度和體系溫度足夠高時，即可燃燒。所以高分子材料的燃燒可分為熱氧降解和燃燒兩個過程，涉及傳熱、高分子材料在凝聚相的熱氧降解、分解產物在固相及氣相中的擴散、與空氣混合形成氧化反應場及氣相中的鏈式燃燒反應等一系列環(huán)節(jié)。當高分子材料受熱的熱源熱量能夠使高分子材料分解，且分解產生的可燃物達到一定濃度，同時體系被加熱到點燃溫度后，燃燒才能發(fā)生。而己被點燃的高分子材料在點燃源穩(wěn)定后能否繼續(xù)燃燒則取決于燃燒過程的熱量平衡。當供給燃燒產生的熱量等于或大于燃燒過程各階段所需的總熱量時，高分子材料燃燒才能繼續(xù)，否則將中止或熄滅。從高分子材料的燃燒機理可看出，阻燃作用的本質是通過減緩或阻止其中一個或幾個要素實現的。其中包括6個方面：提高材料熱穩(wěn)定性、捕捉游離基、形成非可燃性保護膜、吸收熱量、形成重質氣體隔離層、稀釋氧氣和可燃性氣體。目前常采用的阻燃劑行為主要是通過冷卻、稀釋、形成隔離膜的物理途徑和終止自由基的化學途徑來實現。燃燒和阻燃都是十分復雜的過程，涉及很多影響和制約因素，將一種阻燃體系的阻燃機理嚴格劃分為某一種是很難的，一種阻燃體系往往是幾種阻燃機理同時起作用[3]。

2 高分子材料阻燃技術的研發(fā)動向分析

2.1 高分子材料阻燃技術的現代化發(fā)展體現

在現代工業(yè)領域當中，阻燃材料憑借著自身所具有的阻燃優(yōu)勢，已經獲得了越來越廣泛的發(fā)展前景。傳統(tǒng)的添加阻燃劑，在熱量不斷加升的同時，其有毒氣體也將被釋放出來，產生有毒氣體將會嚴重危害心肺功能，因此，在傳統(tǒng)阻燃劑中，也相應增加了磷酸酯等化學物質，以便于通過磷酸酯來提升材質的氣體吸附能力，相比較來講磷氮化合物擁有更加高等的吸附能力，正是由于添加型阻燃劑中存在以上不同的化學物質，因此，阻燃劑安全系數也將被提升。由此也就確定了磷系阻燃劑的地位。伴隨著現代技術的發(fā)展各類阻燃產品均獲得了良好的發(fā)展應用空間，各類阻燃產品的優(yōu)勢也開始越來越突出，由于阻燃材質中的阻燃性能受到影響，才最終達到阻燃的實際效果。相對來講，阻燃技術也通過阻燃劑的化學功能，改變其傳統(tǒng)的分子結構，以至于實現阻燃價值。因此，阻燃技術應具備一定的高分子材料脫水碳化功能，并在此基礎上，吸收相關的有毒氣體，當值在材料燃燒中，產生有毒氣體，威脅相關人員的生命健康。對此應當進一步加大對現有阻燃劑的研發(fā)力度，并在科學技術的支撐作用下對現有的阻燃劑進行改善與功能領域的創(chuàng)新，使現有的阻燃劑能夠具備傳統(tǒng)的阻燃性能優(yōu)勢，還同時具有更多的現代化功能比如耐熱、抗輻射等等[4]。

2.2 高分子阻燃材料的綠色發(fā)展趨勢

高分子阻燃材料的綠色發(fā)展方向已經開始被充分重視，其是社會的現代化發(fā)展需要，阻燃劑在各個行業(yè)領域當中的應用量有著明顯的增加，所有新材料與新產品的更新?lián)Q代頻率都在不斷加速。而與此同時，人們的環(huán)保意識也在不斷提升，因此，阻燃劑的技術發(fā)展方向也開始逐漸趨向于綠色化發(fā)展。尤其是近些年社會開始重點關注對可持續(xù)發(fā)展的建設，由此直接決定了阻燃劑的發(fā)展需要契合生態(tài)的關系。目前，國際當中已有一部分發(fā)達國家開始致力于從環(huán)保角度出發(fā)來限制對污染環(huán)境阻燃劑的生產與使用，該文認為，這樣的現狀本質上也是對人們生命財產安全負責的另一種形式。不可否認，中國作為生產制造大國，高分子產業(yè)的發(fā)展具有著顯赫的地位，在國際阻燃材料飛速發(fā)展的大勢所趨之下，消防部門同時出臺了新的規(guī)定，旨在為阻燃材料的科學化更新提供明確的方向指引。在當前市場競爭激烈的形式下，阻燃技術的開發(fā)在外界的推動下有了技術上的提高。尤其是低毒低煙、無鹵高效的環(huán)保阻燃劑更是起到了不可估量的作用。綜上，不管是鹵系阻燃劑還是無鹵阻燃劑，其必然趨勢都是向環(huán)保型無鹵阻燃劑發(fā)展，發(fā)展方向都以低毒化、環(huán)?；?、高效化、多功能化為主[5]。

3 高分子材料阻燃技術的優(yōu)化改革動向

當前，對于阻燃技術的研究，我國還有待加強，在相關技術研發(fā)力度，以及自主研發(fā)等環(huán)節(jié)，相對于國外先機技術仍然存在較大的進步空間。但根據我國當前研發(fā)技術來講，已經較傳統(tǒng)技術提升了許多。近些年國家積極進行科研技術支持，在研究經費中，研究技術中，積極給予幫助，使得各項技術研發(fā)工作中逐漸擴大，研發(fā)力度也逐漸加深，在國家技術支持上，當前各項技術研發(fā)應用皆取得了良好的成績，阻燃技術便是其中一項，在國家的扶持幫助下，阻燃技術應用價值逐漸得到挖掘，阻燃技術研發(fā)也漸漸深入到人們的視野之中。

由從傳統(tǒng)阻燃技術當前的阻燃技術研發(fā)，期間經歷中眾多變遷，最早阻燃技術是由物理作用的幫助喜愛，實現對氧氣的阻隔，最終達到阻燃的效果，當前新型阻燃技術的研發(fā)，使得性質阻燃上升至化學反應界面中，通過對材質化學分子的改變，使得可燃性材質逐漸具備阻燃技術，從融合阻燃逐漸轉變成為無機阻燃，并在阻燃技術研發(fā)的過程中，更加注重了對有害有毒物質的處理，通過添加可吸附分子，將有毒有害物質進行吸附，在實現了阻燃技能的基礎上，實現了無污染的目標。這種科技研發(fā)的成果符合了綠色發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展理念的要求。當前在阻燃技術研發(fā)中，微膠囊技術、納米技術等其他技術的影響，使得可燃材料的阻燃效果大大得到提升，阻燃性能也隨著阻燃效果不斷變化。在阻燃技術應用中，復合型材料的應用也為阻燃技術提供了發(fā)展方向。

該文認為，在今后的發(fā)展中，隨著阻燃技術的提升，阻燃性能的變化，必將使阻燃形態(tài)以及其他性能達到提高，并在科研技術的研發(fā)過程中，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的貫徹，堅信可燃材料阻燃技能將會更加環(huán)保。

4 結論

綜上所述，通過對阻燃技術的研究可知，阻燃技術經歷了從物理阻燃向化學阻燃技能的轉變，在化學阻燃中高分子材料阻燃功能得到了有效的提升。隨著阻燃技術研發(fā)的不斷加深，我們堅信，阻燃材料的發(fā)展也會與之相適應，產品結構也會相應調整，我們必然會找到解決的辦法，開發(fā)出符合人們需求的高分子阻燃材料。

參考文獻

[1] 郭永吉.高分子材料阻燃技術的應用及發(fā)展探究[J].江西化工，2014（4）：208-209.

[2] 郭曉林，李娟，李瑩.擠塑聚苯乙烯泡沫塑料的阻燃技術現狀與發(fā)展趨勢[J].中國塑料，2014（12）：6-11.

[3] 高建衛(wèi).我國建筑保溫技術進展及存在問題分析[J].材料導報，2013（S1）：276-280，284.

篇5

Abstract： Function polymer materials are rapidly developing in recently years. But there are not any generalizations to the development of shape memory polymers. The defined， mechanism， characterization and the preparation of the most simulative shape memory polymer are briefly introduced in this paper. Then the developing prospects are also reviewed.

關鍵詞： 功能高分子材料；展望；形狀記憶

Key words： functional polymer materials；outlook；shape memory polyer

中圖分類號：TB324 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）31-0303-02

0 引言

隨著社會的進步和科學技術的發(fā)展，一般的材料難以滿足日益復雜的環(huán)境，因此需要具有自修復功能的智能材料——形狀記憶材料。20世紀50年代以來，各國相繼研究出在外加刺激的條件（如光、電、熱、化學、機械等）經過形變可以回復到原始形狀的具有形狀記憶功能的材料，它可分為三大類，形狀記憶合金、形狀記憶陶瓷和形狀記憶聚合物材料。高分子產業(yè)的迅速發(fā)展，推動了功能高分子材料得到了蓬勃發(fā)展。形狀記憶聚合物材料的獨特性，廣泛應用于很多領域并發(fā)展?jié)摿薮?，人們開始廣泛關注[1]。

1 功能高分子材料研究概況

功能高分子材料是20世紀60年代的新興學科，是滲透到電子、生物、能源等領域后開發(fā)涌現出的新材料。由于它的內容豐富、品種繁多、發(fā)展迅速，成為新技術革命不可或缺的關鍵材料，對社會的生活將產生巨大影響。

1.1 功能高分子材料的介紹 功能高分子材料是指具有傳遞、轉換或貯存物質、能量和信息作用的高分子及其復合材料，或具體地指在原有力學性能的基礎上，還具有化學反應活性、光敏性、導電性、催化性、生物相容性、藥理性、選擇分離性、能量轉換性、磁性等功能的高分子及其復合材料，通常也可簡稱為功能高分子，也可稱為精細高分子或特種高分子[2]。

1.2 功能高分子材料分類 可分為兩類：第一類：以原高分子材料為基礎上進行改性或其他方法，使其成為具有人們所需要的且各項性能更好的高分子材料；第二類：是具有新型特殊功能的高分子材料[3]。

1.3 形狀記憶功能高分子材料 自19世紀80年現熱致形狀記憶高分子材料[4]，人們開始廣泛關注作為功能材料的一個分支——形狀記憶功能高分子材料。和其它功能材料相比的特點：首先，原料充足，形變量大，質量輕，易包裝和運輸，價格便宜，僅是金屬形狀記憶合金的1%；第二，制作工藝方簡便；形狀記憶回復溫度范圍寬，而且容易加工，易制成結構復雜的異型品，能耗低；第三，耐候性，介電性能和保溫效果良好。

形狀記憶聚合物（SMP）代表一項技術上的重要的類別刺激響應的材料，在于形狀變動的反應。更確切地說，傳統(tǒng)意義上的SMP是聚合物變形，隨后能固定在一個臨時的形狀，這將保持穩(wěn)定，除非它暴露在一個適當的外部刺激激活了聚合物恢復到它原來的（或永久的形狀）。因此，相關的反應被稱為聚合物內的形狀記憶效應（SME）。雖然各種形式的外部刺激可以被用來作為恢復觸發(fā)，最典型的一種是直接加熱，通向溫度增加[4]。

2 部分形狀記憶高分子材料的制備方法

2.1 接枝聚乙烯共聚物 在形狀記憶聚乙烯中，交聯(lián)（輻射或化學）是必須的，但是交聯(lián)程度過高會導致聚合物的加工性能不好，因此最好是將交聯(lián)放在產品制造的最后一步：Feng Kui Li等采用尼龍接枝HDPE獲得了形狀記憶聚合物。他們采用馬來酸酐和DC處理熔融HDPE在180℃反應5分鐘，然后在230℃下和尼龍-6反應5分鐘得到產物。SEM照片顯示尼龍微粒小于0.3μm，在HDPE中分散良好，兩者界面模糊，顯示兩者形成化學粘合；而尼龍和HDPE簡單混合的SEM照片中兩者界面明顯試驗同時表明，隨著DCP含量和尼龍含量的提高，共聚物中形成了更多的共聚物具有和射線交聯(lián)聚乙烯（XPE）SMP相似的形狀記憶效應，形變大于95%，恢復速度好于射線交聯(lián)的聚乙烯SMP，該聚合物在120℃左右形狀恢復達到最大。對其機理研究表明，接枝在PE上的尼龍形成的物理交聯(lián)對形狀記憶效應有重要作用。值得注意的是該共混物是僅僅通過熔融混合得到的，工藝非常簡單，而且采用的是通用聚合物，因此該方法值得推廣[5]。

2.2 聚氨酯及其共混物 聚氨酯是含有部分結晶相的線性聚合物，該聚合物可以是熱塑性的，也可是熱固性的。聚氨酯類形狀記憶材料，軟段的結構組成和相對分子質量是影響其臨界記憶溫度的主要因素，硬段結構對記憶溫度影響不大。

采用聚氨酯和其它聚合物共混，可以改善性能，得到所需要的產物。有報道采用聚己內酰胺（PCL）、熱塑性聚氨酯（TPU）和苯氧基樹脂制得的形狀記憶材料。發(fā)現該產物隨著組成的變化而玻璃化轉化溫度不同；同時發(fā)現PCL部分在混合物中結晶相消失，說明結晶過程被阻礙。改混合物具有形狀記憶效應的原因在PCL/苯氧樹脂作為了可逆相。該混合物的玻璃化溫度可以通過TPU/苯氧基樹脂的混合比例和種類決定，增加混合物中固定相和減少TPU鏈長度可以減少滯后效應。報道采用PVC和PU共混也能得到SMP。該混合物中存在PVC/PCL形成的無定形相，混合物的玻璃化的溫度也隨著PVC/PCL的組成變化而平穩(wěn)的發(fā)生變化，固定相記憶著最初形狀[6-8]。

3 國內外形狀記憶高分子材料研究現狀

3.1 國內研究現狀 國內研究的形狀記憶高分子材料多以聚氨酯和環(huán)氧樹脂基為主，加入添加劑或固化劑進行改性，可以得到滿足基本要求的SMPs，但是由于其自身缺點的約束，所以限制了其使用范圍。最近幾年來，形狀記憶合金以利用聚合物為基體添加其他成分，突出各個優(yōu)點進行對比，得到一些性能良好的形狀記憶材料因此我們列舉國內最新的SMPs研究。

魏堃等人將新型聚合物固化劑與環(huán)氧樹脂（EP）進行機械共混，進行適度交聯(lián)固化后，制出具有較低玻璃化轉變溫度（Tg）的無定型EP體系，得出結果顯示適度交聯(lián)固化的EP體系具有良好的形狀記憶特性。

高淑春等人利用活化濺射方法制備TiO2薄膜，以Ni-Ti形狀記憶合金生物材料為基體，附著在形狀記憶和金材料的表面，其跟血液相容性比較好，因此具有較高的臨床使用價值。

3.2 國外研究現狀 對比國內，國外的SMPs發(fā)展比較早，例如：美國、日本、德國等由于具有先進的設備和理論基礎，因此在各個方面相對國內都比較成熟，所以本人參考最近國外SMPs相關研究在此論述。

Y.C.Lu等人利用環(huán)氧基的形狀記憶材料設計模擬服務環(huán)境所能反映出的預期性能要求即

①暴露在紫外線輻射下循環(huán)為125分鐘；②在室溫下沉浸油內；③浸泡在熱水中49℃。一種新穎的高溫壓痕法評估適應條件的SMPs的形狀和力學性能。結果表明對于有條件的比較一般環(huán)境條件SMPs的玻璃化轉變溫度降低與較高模和敏感應變速率。如果溫度設定低環(huán)境條件影響的SMPs形狀恢復能力。特別是紫外線暴露和浸入水中的SMPs回復率明顯低與無條件的材料。當回復溫度高于Tg，材料的回復能力相對保持不變。

R.Biju等人用雙酚A（BADC）與縮水甘油醚或者雙酚A（DGEBA）與苯酚螯合物（PTOH）通過一系列聚反應合成熱固性聚合物表現出具有形狀記憶性能。利用差示掃描量熱分析、紅外光譜及流變儀來表征其固化特征。以不同比例DGEBA/PTOH/BADC混合，研究了它們的彎曲、動態(tài)力學性能以及熱性能；對于一個給定的成分，彎曲強度和熱穩(wěn)定性隨著氰酸酯濃度增加而增加，而這些特性隨著PTOH濃度的增加而降低，儲存模量表現出相似的趨勢。這個轉變溫度（Tt）隨著整體氰酸酯含量的增加而增加。這些聚合物在形狀記憶性能顯示出良好的恢復形狀，并且形狀恢復時間減少。而顯示恢復時間與形狀恢復模量增加（Eg/Er）剛好相反。這個轉變溫度可調諧反應物組成及變形恢復速度隨驅動的溫度增加而增加。這些環(huán)氧基氰酸鹽系統(tǒng)具有良好的熱、力學和形狀記憶特征很有希望用在智能電氣領域。

4 展望

由于SMP有著豐富的后備資源，而且形狀記憶的方式靈活，具有廣闊應用和發(fā)展前景。因此本文認為，有很多重要因素影響將SMPs技術成功轉化成生產應用，例如：標準化的不同方法描述為量化形狀記憶材料的性能。應該進一步完善形狀記憶原理，在分子結構理論和彈性形變理論基礎之上，建立形狀記憶的數學理論模型，為開發(fā)新材料奠定了理論基礎；運用分子結構理論、實驗設計原理和改性技術知識，提高形狀記憶各項性能、豐富品種、滿足不同的應用需要，增強應用和開發(fā)研究，拓寬應用領域，盡快轉化為生產力。

形狀記憶高分子與形狀記憶合金相比具有感應溫度低，且形狀記憶高分子因其獨特的優(yōu)點而具有廣泛的應用前景，但是我們也應該看到在開發(fā)應用上仍存有一些不足[22]：形變回復力小；只有單程形狀記憶功能，沒有雙程性記憶和全程記憶等性能；優(yōu)化制作設計與工藝，開發(fā)更多優(yōu)秀的品種，在研究聚合物基的SMP中有許多重要工作需要我們一步步努力去做，在完善SMP過程中，同時要研究復合社會不同需求的產品。

參考文獻：

[1]陳義鏞.功能高分子[M].上海：上?？茖W技術出版社，1998：1-5.

[2]江波等.功能高分子材料的發(fā)展現狀與展望[J].石油化工動態(tài)，1998，6（2）：23-27.

[3]古川淳二.對21世紀功能高分子的期待[J].聚合物文摘，1994，（6）：17.

[4]Tao xie. Recent advances in polymer shape memory[J].Polymer， 2011，（52）：4985-5000.

[5]Han Mo Jeong Europen polymer ourn [M].2001，（37）：2245～2252.

[6]饒舟等.形狀記憶聚氨酯高分子材料的研究進展[J].聚氨酯，2011，110（7）：1-7.

篇6

專業(yè)大觀

生活在鋼筋水泥森林里的我們，對金屬材料一定不陌生。從汽車外殼到小小螺絲釘，從建筑用材到鍋碗瓢盆，處處充斥著金屬感?？梢哉f，金屬材料的發(fā)現和應用，日益深入和改變著我們的生活。

金屬材料工程是一門實用性很強的專業(yè)，通過對金屬材料制備工藝及其原理的探索，研究成果可以直接應用于現實生產。該專業(yè)開設的主要課程有材料熱力學、金屬學、材料力學性能、材料分析技術、金屬材料學、材料成型加工工藝與設備、計算機在材料工程中的應用等。通過學習這些課程，同學們將被培養(yǎng)成為具備金屬材料科學與工程等方面的知識，能在冶金、材料結構研究與分析、金屬材料及復合材料制備、金屬材料成型等領域從事科學研究、技術開發(fā)、工藝和設備設計、生產及經營管理等方面工作的高級工程技術人才。

金屬材料工程發(fā)展歷史很長，基礎非常雄厚，可以說從事這方面研究的人員一開始就站在了巨人的肩膀上，但需要注意的是，借助學科雄厚的基礎，初學者雖然很容易入門，但入門后看見的是一片片整整齊齊的田野，仿佛沒有值得開墾的地方，要想取得突破性進展必須下一番力氣。因此學生在學習時需要注重培養(yǎng)自己的觀察和判斷能力，不盲目迷信書本和權威，要敢于放開自己的思維不斷探索新知。

經過本科階段的學習，金屬材料工程專業(yè)的畢業(yè)生將被授予工學學士學位，畢業(yè)后如果希望從事專業(yè)相關工作，可以去相應的研究所（比如北京有色金屬研究院）參加工作，或是在寶鋼、首鋼等國有大中型鋼鐵集團以及其他相關企業(yè)擔任中高級工程技術人員，當然也可以選擇留校或者出國。當你看見自己辛勤勞動的成果在鋼花飛濺中誕生，為國家和人民創(chuàng)造了巨大經濟利益的時候，你一定會由衷地感到高興。也許到時候你會發(fā)現自己對別的領域更感興趣，不要擔心，你所學的知識和方法完全可以幫助你適應其他的工作，因為在這里養(yǎng)成的分析問題、解決問題的能力，會令你左右逢源、游刃有余。

報考點津：由于本專業(yè)涉及到金屬材料的設計、計算機的應用等專業(yè)領域，因此，有創(chuàng)新意識，吃苦精神，且在繪圖、計算機等方面有專長的同學更適合報考該專業(yè)。

高?？煺眨罕本┕I(yè)大學、西安交通大學、哈爾濱工業(yè)大學、鹽城工學院、西北工業(yè)大學等。

專業(yè)大觀

高分子材料與工程屬于理工科類，是研究有機及生物高分子材料的制備、結構、性能和加工應用的高新技術專業(yè)。目前高分子材料已被廣泛應用于生活、生產、科研和國防等各個領域，成為我國科學研究的一個重點領域。

高分子材料與工程培養(yǎng)的是高新技術方面的人才，該專業(yè)的學生主要學習高聚物化學與物理的基本理論和高分子材料的組成、結構與性能知識及高分子成型加工技術知識，具體的課程有有機化學、物理化學、高分子化學、高分子物理、聚合物流變學、聚合物成型工藝、聚合物加工原理、高分子材料研究方法?？凑n程的名稱，我們會發(fā)現，高分子材料與工程主要涉及化學、物理、材料知識。但是，不要以為你高中的物理、化學學得好就能把高分子材料與工程專業(yè)學好，我們高中時學的物理、化學其實都只是基礎知識，并沒有朝深方向延伸。因此說，高中所學的物理、化學知識只能算是在為學高分子化學、物理打基礎。

學習了高分子材料與工程的主要課程后，充其量只能說你學到了知識，還不具備有開發(fā)研究高分子材料的能力。為了幫助該專業(yè)學生將知識轉化為技能，學生在校期間的大部分時間都被用來做實驗，同時學校也會適當的安排一些社會實踐，同學們可以進行金工實習、生產實習、專業(yè)實驗、計算機應用與上機實踐、課程設計等。此外，同學們自己還可以利用寒暑假的時間到工廠、企事業(yè)單位實習。

總而言之，只有經過社會實踐并且反復摸索驗證課本上的理論知識，同學們才能掌握高分子材料的合成、改性的方法，獲得聚合物加工流變學、成型加工工藝和成型模具設計的基本技能，具有對高分子材料改性及加工過程進行技術經濟分析和管理的初步能力。當同學們在學校就具有以上這些能力，那可以說已經很優(yōu)秀了，畢業(yè)時那會是企業(yè)爭搶的香餑餑。

關于就業(yè)，高分子材料與工程專業(yè)的學生畢業(yè)后，可以到高分子材料及高分子復合材料成型加工、高分子合成、化學纖維、新型建筑裝飾材料、現代噴涂與包裝材料、汽車、家用電器、電子電氣、航天航空等企業(yè)從事設計、新產品開發(fā)、生產管理、市場經營及貿易部門工作，也可以到高等學校、科研單位從事科學研究與教學工作，還可以到政府部門從事行政管理、質量監(jiān)督等工作。

報考點津：對物理、化學感興趣的學生較適合本專業(yè)。另外，由于該專業(yè)要與計算機、英語打交道，因此你要有計算機、英語方面的學習熱情。還有，按照相關招考規(guī)定，色弱、色盲者不能報考該專業(yè)。

高?？煺眨核拇ù髮W、浙江大學、華南理工大學、大連理工大學、華僑大學等。

專業(yè)大觀

復合材料與工程是實用性很強的專業(yè)，它分為復合材料設計與加工和復合材料工程兩個專業(yè)方向，這樣可以術業(yè)有專攻，使同學們在成為本專業(yè)通才的同時又是某個方向的專才。

既然復合材料與工程專業(yè)的學生學的是如何研發(fā)復合材料，那么復合材料究竟有何魔力驅使同學們去研究它呢？人們獲取知識時常用的方法是去粗取精，從而使知識更上一層樓。復合材料其實和同學們汲取知識的方法是一樣的，它是由兩種或多種性質不同的材料通過物理和化學復合，組成具有兩個或兩個以上相態(tài)結構的材料。簡單的說，就是它具有合成材料共有的優(yōu)點，性能要高出任何一個合成的部分。其實，在現實生活中，我們會看到很多的復合材料產品，如休閑座椅、工藝花盆、燈飾、廣告燈箱、汽車配件、電話亭等。當我們驚訝于復合材料與工程何以如此強悍時，羨慕和期待的眼光便落在了復合材料與工程專業(yè)上。

看著五花八門的工藝花盆、燈飾，同學們可能會難掩內心的激動，也想自己動手制作出漂亮的燈飾。有這樣的心情，表示同學們已經愛上了復合材料與工程專業(yè)了。由于該專業(yè)所要解決的是了解復合材料的組成特點、主要應用領域、復合原理和主要制備工藝等問題，因此該專業(yè)的同學們需要學習的專業(yè)課程有復合原理、復合材料學、復合材料工藝設備、材料學概論、復合材料的實驗技術、高分子化學及物理、復合材料工藝學、復合材料聚合物基礎等。

羅列出這么多專業(yè)課程，你可能會發(fā)出感慨，怪不得該專業(yè)畢業(yè)的學生能夠研制出許多性能各異的產品，因為他們所學的知識不僅專，而且全。該專業(yè)同學畢業(yè)后可以到航空航天、汽車、船舶、建材、化工防腐、電機、電子、石油、通信、國防等行業(yè)的科研院所、高校、公司、企業(yè)工作。即使是新入職的該專業(yè)的畢業(yè)生，薪酬也不會很低，一般薪水在3000左右，不過也分地域、單位和各人能力。

報考點津：能吃苦，有創(chuàng)新精神，且對化學、物理感興趣的最適合報考本專業(yè)。盡管沒有性別限制，但從往年的男女就業(yè)情況來看，男生比女生更受企業(yè)的歡迎。

高?？煺眨何錆h理工大學、蘭州交通大學、江蘇大學、華東理工大學、濟南大學等。

專業(yè)大觀

生物功能材料專業(yè)是生命科學和材料科學的前沿叉學科，是生物醫(yī)學工程、組織工程和藥物釋放等交叉學科技術的迅速發(fā)展對專業(yè)人才的迫切需求而設立的。

生物功能材料專業(yè)的魅力，就在于敢于實踐李寧的那句名言——“一切皆有可能”。就在前不久，青島即發(fā)集團成功研制出了“高性能殼聚糖纖維材料”，而它的原料就是不起眼的蝦皮、蟹殼。蝦皮、蟹殼與用來做紡織面料材料的棉花相比，在纖維等特性上相差十萬八千里，但就是這樣不可能的事實，科研人員利用甲殼素經化學處理和拉纖工藝制備，制出了可紡性高、抗菌性強、隔熱性能好等特點的“高性能殼聚糖纖維材料”。科研人員之所以可以變不能為可能，完全歸功于生物功能材料專業(yè)。

科研人員有如此“特異功能”，與天生無關，而在于他們都接受過生物功能材料方面的專業(yè)學習。他們必學的主要課程有：生物化學、分子生物學、生物醫(yī)學工程、高分子化學、高分子物理、生物醫(yī)學材料學、生物材料制備與加工、生物材料綜合實驗等專業(yè)基礎及專業(yè)課程。要學好這些專業(yè)知識，沒有勤奮刻苦的精神，以及科學的學習方法是學不好的，因為這些課程比較深奧難懂，同學們除了在課堂上認真聽講，認真做好筆記，在課后消化以外，還必須給自己“加餐”，以接觸更多的相關知識。

因為生物功能材料是涉及面很廣的專業(yè)，因此一般的學校都會加大選修課的比例，主要開設的課程有：生物醫(yī)用高分子改性、組織工程學、控制釋放理論與應用、生物可降解高分子、環(huán)境材料基礎等。

學習了主要課程和選修課程之后，同學們可能還會關心，學習了這么多知識，究竟能把自己塑造成一個什么樣的人才？從開設的主要課程來看，生物功能材料的目標很明確，就是培養(yǎng)能在生物材料的制備、改性、加工成型及應用等領域從事基礎研究、應用研究和技術開發(fā)等的綜合型高級技術人才。該專業(yè)就業(yè)面寬，同學們畢業(yè)后可在研究院所、設計院、大專院校和企事業(yè)單位工作。

篇7

關鍵詞：高分子材料； 專業(yè)英語； 教學改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2013）11-153-002

高分子材料相對于傳統(tǒng)材料如玻璃、陶瓷、金屬等而言是后起的材料，但其發(fā)展的速度及應用的廣泛性卻大大超越了這些傳統(tǒng)材料，已成為工業(yè)、農業(yè)、國防和科技等領域的必不可少的材料。高分子材料除了作為通用材料使用外，同時向著功能化、智能化和復合化發(fā)展，這些都要求高分子材料專業(yè)的學生及時了解國內外研究進展和發(fā)展趨勢，具備閱讀英語專業(yè)資料的能力。

高分子材料專業(yè)英語作為高分子材料專業(yè)開設的一門專業(yè)基礎課，是大學英語教學的一個重要組成部分。學生畢業(yè)后無論在企業(yè)、科研機構或高校進一步學習或工作，只要從事科技開發(fā)，需要大量查閱英文科技信息資料，這些信息多存在于當前發(fā)表的專利、期刊等專業(yè)文獻中。因此，培養(yǎng)高分子材料學生的專業(yè)英語技能是科學研究和實際工作的迫切需要。針對目前高分子材料專業(yè)英語的實際教學狀況，本文從高分子材料專業(yè)英語的特點著手，對于詞匯教學、課堂教學內容，教學方法，考核方式等方面進行了研究和教學實踐。

一、專業(yè)英語詞匯教學

專業(yè)詞匯是用來專門描述某一學科、某一領域中的具體事物或者過程的詞匯，一般其詞義較單一，應用范圍僅限于專業(yè)領域。專業(yè)英語詞匯是學習專業(yè)英語的基礎，因此要求學生必須掌握大量的專業(yè)英語詞匯。經過大學英語的學習，學生積累了豐富的普通詞匯，對于浩繁復雜的專業(yè)詞匯還知之甚少。這些專業(yè)詞匯看似難識別和難記憶，但實際上大多數專業(yè)詞匯的構成是有規(guī)律的，不少是由一些含有具體意義部件，即詞根、前綴、后綴等所構成的組合體。如高分子材料專業(yè)中常見的表示元素的詞綴有hydro-（氫），-oxy（氧），thio-（硫），chloro-（氯），fluoro-（氟）；bromo-（溴）等；表示數量的詞綴有poly-（聚，多），mono-（單）；di-（二），tri-（三），tetra-（四），penta-（五）等；表示化學基團的詞綴有methyl-（甲基），ethyl-（乙基），propyl-（丙基），butyl-（丁基），vinyl-（乙烯基），phenyl-（苯基）等；烷烴多以-ane結尾，烯烴多以-ene結尾，醇類多以-ol結尾等；表示屬性的詞綴有thermo-（熱），electro-（電），cyclo-（環(huán)），opto-（光）等。以polytetrafluoroethylene（PTFE，聚四氟乙烯）為例分析，該詞匯是由poly-，tetra-，fluoro-，ethyl-，-ene五個詞綴構成，取前四個詞綴的首字母就構成PTFE，記憶起來就簡便多了。課堂上講授這些規(guī)律對于學生專業(yè)詞匯的掌握就會收到事半功倍的效果，同時也激發(fā)了學生學習的興趣。

二、以教材內容為基礎，適當補充教學內容

目前高分子材料專業(yè)英語的教材有不少，覆蓋了高分子化學、高分子物理和高分子材料加工等課程內容。但這些內容大多摘選自國外早期的原版專業(yè)書籍，不少內容陳舊，體裁單一，一方面不能反映高分子材料專業(yè)發(fā)展現狀，同時讓學生感到應用性不強，缺乏學習興趣。針對以上教材內容的缺陷，筆者在有選擇的講述教材內容的同時，精心選擇一些著名國際高分子專業(yè)期刊，如《Macromlecules》、《Polymer》、《Macromolecular Rapid Communications》等期刊的部分相關內容作為教材的補充，同時鼓勵學生上網搜索一些相關資料，如美國化學會下的Chemical & Engineering News下有關高分子材料方面的報道，這些內容反映當今高分子材料發(fā)展的前沿，拓寬了學生的知識面。同時考慮到學生畢業(yè)之后在工作中或進一步深造中會接觸到專利、說明書、技術標準、市場報告等多種體裁的專業(yè)文獻，在課堂教學中適當增加這部分實用性的內容，起到學以致用的效果。

三、課堂理論教學方法的革新

專業(yè)英語教學內容一般為專業(yè)知識的論述，具有很強的邏輯性和學術性。為提高學生的專業(yè)英語閱讀、翻譯、初步寫作的能力，筆者采取的方法如下。

1.師生互動是專業(yè)英語教學的重要手段

傳統(tǒng)專業(yè)英語的教學模式是先講解詞匯，再閱讀和翻譯課文，這樣的課堂單調且冗長，學生學習興趣不高?？紤]到語言教學的特殊性，為達到好的教學效果，需要學生在課堂中的積極參與，嘗試改變以往教師講學生聽的簡單教學模式，采用多種形式與學生互動交流。通過提前布置作業(yè)，學生做好預習工作，每次帶著問題上課，在課堂上再隨機指定學生朗讀并講解翻譯，其他同學進行補充或修正，最后教師結合專業(yè)內容進行點評，并講解相關的重要知識點和專業(yè)詞匯。這樣，充分調動每個學生的學習積極性，使之從被動學習變成主動學習，加深了學生對教學內容的理解和認識。

2.適當進行多媒體教學，豐富課堂教學內容

現在多媒體及網絡等教學手段已廣泛引入到課堂教學中，這些教學手段使課堂教學更加直觀生動，增大了課堂的信息量，提高課堂效率，激發(fā)了學習興趣。為此，在每次課文內容講解結束后，筆者播放一些相關內容的科普性英文短片，比如介紹高分子材料合成、成型、應用等方面。由于剛學完相關內容，所以學生表現出濃厚的興趣，通過看、聽、講述，留下了直觀的知識，同時也鍛煉了學生的聽說能力。把一些信息量大、實用性強的專利、論文、技術標準等專業(yè)資料制作成多媒體課件進行課堂講解，在有限的課堂時間內給學生傳遞了較多的信息內容，提高了課堂效率。

3.教學效果的檢驗

考核方式是教學中的重要環(huán)節(jié)，是檢驗教學效果和鞏固學生所需知識的重要手段?？己酥饕婕皟蓚€層次，平時考核與期末考試。平時主要考核學生以英語為工具進行專業(yè)信息交流的能力，期末考試則通過試卷形式檢驗學生對專業(yè)詞匯的掌握情況，以及快速閱讀科技論文并從中獲取信息的能力。在完成每一階段的教學環(huán)節(jié)后，教師要不斷總結，了解學生對所授知識的掌握程度，確定考核指標，根據考核結果來修正下一階段的目標，設計下一階段的教學內容。平時的階段性考核可以有多種方式，如根據教學內容，學生抽簽選擇一個題目用英語講述，考察聽說能力?；蜥槍χR點，把常見的錯誤總結出來，引導學生糾錯，考察語法知識的掌握情況。在課堂教學將結束的時候，我們對學生進行分組合作完成一次科研課題的匯報，學生自行分工，查找資料、設計制作多媒體課件、上臺匯報講演。在這個過程中，學生不但提高了自己的專業(yè)英語水平，還培養(yǎng)了團隊合作的能力。

四、結束語

綜上所述，對于高分子材料專業(yè)的學生而言，高分子材料專業(yè)英語是繼大學英語后非常重要的英語教學課程，教學應培養(yǎng)學生以英語為工具解決專業(yè)學習中的實際問題的能力，為學生今后畢業(yè)設計、實際工作或進一步深造學習奠定良好的基礎。為此，從教學內容、教學方法及考核方式及內容等方面改革高分子材料專業(yè)英語的教學是很有必要的。

參考文獻：

[1]曹同玉，馮連芳，張菊華.高分子材料與工程專業(yè)英語[M]北京：化學工業(yè)出版社，2011

篇8

關鍵詞：磁性高分子聚合物；吸附；重金屬

1 磁性高分子聚合物l展現狀

1.1 磁性高分子聚合物的合成方法

復合型磁性高分子材料主要是指在塑料或橡膠中添加磁粉和其他助劑，均勻混合后加工而成的一種復合型材料。復合型磁性高分子材料根據磁性填料的不同可以分為：鐵氧體類、稀土類和磁性高分子聚合物晶磁粒類。根據不同方向上的磁性能的差異，又可以分為各向同性和各向異性磁性高分子材料。能夠作為功能材料應用的主要有磁性橡膠、磁性塑料、磁性高分子微球、磁性聚合物薄膜等。復合型磁性高分子材料中的磁性無機物主要是鐵氧體類磁粉和稀土類磁粉。稀土永磁材料是近年來備受關注的磁性材料，其粘結磁體的磁性可超過燒結鐵氧體及其他金屬合金，從第一代的SmCo系到第二代的NdFeB系，發(fā)展非常迅速。目前我國的NdFeB產量居世界前列，質量逐步提高，并且已有一些自己的專利技術。20世紀90年代以后，又出現了新型稀土磁性材料，如稀土金屬間化合物，稀土永磁材料及磁性高分子聚合物及納米晶復合交換耦合永磁材料等。

稀土磁粉出現后，樹脂粘結磁體飛速發(fā)展。作粘結劑的高分子主要是橡膠、熱固性樹脂和熱塑性樹脂。橡膠類粘結劑包括天然橡膠和合成橡膠，主要用于柔性復合磁體的制造，但與塑料相比，一般成型加工困難。熱固性粘結劑一般用環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂。熱塑性粘結劑主要為聚酞胺、聚丙烯、聚乙烯等，聚酞胺P（A）類最為常見，綜合考慮機械加工性、耐熱性、吸濕性，目前最常用的PA基體是Nylon6、Nylon66等。除了上述這些聚合物基體外，劉穎等還用結構型的磁性高分子-二茂金屬高分子鐵磁體（OPM）粉作粘結劑與快淬NdFeB磁粉復合制成磁性高分子粘結NdFeB磁性材料，其磁性能比環(huán)氧樹脂粘結NdFeB的磁性能高。磁性高分子微球所采用的高分子材料主要是蛋白質、生物多糖、脂類等生物高分子和人工合成的兼有各式各樣功能基團的合成高分子。將合成高分子作為微球殼層的研究報導較多，同時，考慮到生物高分子的優(yōu)良特性，近年來對生物磁性高分子微球的研究也正成為新型生物材料領域的研究熱點?？梢杂糜谥苽浯判跃酆衔锬さ木酆衔锘w較多，原則上能用于制備高分子膜的聚合物都可以，如纖維素、氟碳塑料、聚醋、聚酞胺等。作者曾用聚偏氟乙烯和醋酸纖維素作基體膜，在其中分散磁性氧化鐵粒子用于氣體分離。聚醋磁性薄膜多用來制成磁帶。目前國內外研究較多的是以核徑跡蝕刻膜為基板的磁性高分子聚合物磁性材料，它實際上是采用模板法，以聚碳酸酷核徑跡蝕刻膜為基體，在其中電沉積磁性粒子，利用其規(guī)整膜孔來控制得到的有序磁性高分子聚合物磁性材料。

1.2 磁性高分子聚合物的功能

復合型高分子磁性材料分為樹脂基鐵氧體類高分子共混磁性材料和樹脂基稀土填充類高分子共混磁性材料兩類，簡稱為鐵氧體類高分子磁性材料和稀土類高分子磁性材料，目前以鐵氧體類高分子磁性材料為主。以高分子化學和無機磁學為基礎發(fā)展起來的磁性高分子材料，是高分子功能材料研究的熱點。復合型磁性高分子材料，由于其具有高磁性、易加工和成本低等優(yōu)點，使它廣泛應用于微型電機、辦公用品、家電用品和自動控制等領域，但如何提高磁性微粒在高分子基體材料中的分散度是提高其磁性能的關鍵。結構型磁性高分子材料，由于其具有輕質、低磁損、常溫穩(wěn)定、易加工及抗輻照等優(yōu)點，且其介電常數、介電損耗、磁導率和磁損耗基本不隨頻率和溫度變化，其適合制造輕、小、薄的高頻、微波電子器件，廣泛應用于軍工、通訊、航天等高技術領域，改進合成方法以提高它的磁性能是以后研究的重點。磁性高分子微球作為一種新型的有機一單倍線無機復合功能材料，由于其兼具高分子的眾多特性和磁響應性，它被用做酶、細胞、藥物等的載體廣泛地應用到了生物醫(yī)學、細胞學和生物工程等領域。對于磁性高分子微球，如何制得高磁響應性、高比表面和單分散性好的微球，以及高分子結構的精細化和功能化是以后研究的熱點。隨著新技術的廣泛應用，高分子磁性材料必將會有更廣泛的應用和發(fā)展前景。

2 傳統(tǒng)重金屬的處理

2.1 傳統(tǒng)處理方法

2.1.1 化學法

臭氧接觸池的臭氧投加采用布氣帽投加方式，均設有尾氣破壞裝置，避免臭氧泄漏污染大氣。純水具有接近7的pH（既不是堿性的也不是酸性的）。海水的pH值范圍為7.5至8.4（中等堿性）。如果水是酸性的（低于7），可以加入石灰、蘇打灰或氫氧化鈉以在水凈化過程中提高pH。石灰加入增加了鈣離子濃度，從而提高了水的硬度。對于高度酸性的水，強制通風脫氣器可以通過從水中去除溶解的二氧化碳，這是提高pH的有效方式。使水成為堿性有助于凝結和絮凝過程有效地工作，并且還有助于最小化鉛從管道和管道配件中的鉛焊料中溶解的風險。足夠的堿度還降低水對鐵管的腐蝕性。在某些情況下，可將酸加入堿性水中以降低pH。堿性水（高于pH7.0）不一定意味著來自管道系統(tǒng)的鉛或銅不會溶解到水中。水沉淀碳酸鈣以保護金屬表面并降低有毒金屬溶解在水中的可能性。所有高級氧化工藝（AOP）的特征在于具有共同的化學特征，在驅動氧化過程中利用HO自由基的高反應性的能力，其適合于實現完全減弱和通過甚至更少反應性污染物的轉化。處理的目的是去除水中不需要的成分，并使其安全飲用或適合于工業(yè)或醫(yī)療應用中的特定目的。廣泛的技術可用于去除污染物，如固體、微生物和一些溶解的無機和有機材料或環(huán)境持久的藥物污染物。方法的選擇將取決于被處理的水的質量，處理過程的成本和處理水的預期質量標準。

2.1.2 物理法

重金屬處理系統(tǒng)可以包括砂或砂粒通道或室，調節(jié)進入的污水的速度以允許沙子、砂礫、石頭和碎玻璃的沉降。這些顆粒被去除，因為它們可能損壞泵和其他設備。對于小型下水道系統(tǒng)，可能不需要砂粒室，但是在較大的工廠需要除去砂粒。砂粒室有3種類型：臥式砂粒室，充氣砂粒室和渦流砂粒室，該過程稱為沉降。流動均衡澄清劑和機械化二級處理在均勻流動條件下更有效。均衡池可用于臨時存儲日間或潮濕天氣流量峰值。盆地提供在工廠維護期間臨時保持進入的污水的地方，以及稀釋和分配可能抑制生物二級處理的有毒或高強度廢物的排放。對廢水沉淀后的污泥進行離心脫水，形成泥餅委托專業(yè)的公司處理。水廠處理是從海水或者其他水源中中去除污染物的過程。它包括物理、化學和生物過程，以去除這些污染物并產生可以安全使用的水。水廠處理的副產品通常是稱為污水污泥的半固體廢物或漿料，其在適于處置或土地應用之前必須進行進一步處理。水廠處理也可以稱為凈水處理，其也可以應用于處理工業(yè)農業(yè)廢水。

2.1.3 生物法

與單功能離子交換樹脂不同，生物重金屬處理法含有多種功能性位點，包括羧基，咪唑，巰基，氨基，磷酸酯，硫酸酯，硫醚，苯酚，羰基，酰胺和羥基部分。生物重金屬處理法是更便宜，更有效的替代方法，用于從水溶液中除去金屬元素，特別是重金屬。廣泛應用于重金屬去除的生物重金屬處理法，主要集中在細胞結構，生物吸附性能，預處理，修飾，再生/再利用，生物吸附建模（等溫和動力學模型），新型生物重金屬處理法的開發(fā)，旨在提高吸附能力的生物重金屬處理法的預處理和改性。分子生物技術是解釋分子水平機制的有力工具，并構建具有較高生物吸附能力和目標金屬離子選擇性的工程生物。盡管生物吸附應用面臨著巨大的挑戰(zhàn)，但金屬去除的生物吸附過程的發(fā)展有兩個趨勢。一種趨勢是使用混合技術去除污染物，特別是使用活細胞。另一個趨勢是使用固定技術開發(fā)商業(yè)生物重金屬處理法，并改善生物吸附過程，包括再生/再利用，使生物重金屬處理法可以進行大力市場開發(fā)。

2.2 存在的不足

重金屬的常規(guī)處理有著眾多的不足，物理法通過吸附進行處理，大部分時候采用活性炭，但是近年來，活性炭有被濫用的嫌疑，因其表面積并沒有所宣傳的那樣效果，同時活性炭價格較高，因此在重金屬處理中并不十分合算?；瘜W法采用大量化學物質進行沉淀與pH調整，但是這樣會使得水質受到破壞，這樣得到的水源可能無法有著更加合適的用途。

2.3 改進方向

使用磁性高分子聚合物凈化池具有以下優(yōu)點：增加凈化池的可用功率，減少凈化所需的時間。這些是通過用磁性高分子聚合物顆粒涂覆電極的表面來實現的，這樣增加了電極的表面積，從而允許更多的電流在電極和凈化池內部的化學物質之間流動。當凈化池不使用時，磁性高分子聚合物材料可用作⒌緙與凈化池中液體分開的涂層。在當前的凈化池技術中，液體和固體相互作用，導致低電平放電，這降低了凈化池的使用壽命。磁性高分子聚合物技術在凈化池中的應用也存在著一些問題，磁性高分子聚合物顆粒具有低密度和高表面積。表面積越大，空氣表面越容易發(fā)生氧化反應，這可能使凈化池中的材料不穩(wěn)定。由于磁性高分子聚合物顆粒的低密度，存在較高的顆粒間電阻，降低了材料的導電性。磁性高分子聚合物材料難以制造，增加成本。雖然磁性高分子聚合物材料可能大大提高凈化池的能力，但它們可能成本高昂。

3 磁性高分子聚合物在重金屬處理中的應用

3.1 作用機理

主要依靠順磁性進行重金屬吸附，順磁是一種磁性的形式，其中某些材料被外部施加的磁場吸引，并且在所施加的磁場的方向上形成內部感應的磁場。與此相反，抗磁材料被磁場排斥，并在與所施加的磁場相反的方向上形成感應磁場。順磁材料包括大多數化學元素和一些化合物，它們具有大于或等于1的相對導磁率（即非負磁化率），因此被吸引到磁場。施加場誘發(fā)的磁矩在場強中呈線性，相當弱。通常需要敏感的分析天平來檢測效應，并且常規(guī)用SQUID磁強計進行順磁材料的現代測量。順磁材料對磁場具有較小的敏感性。這些材料被磁場略微吸引，并且當外部場被去除時材料不保持磁性。順磁特性是由于存在一些不成對的電子，以及由外部磁場引起的電子路徑的重新排列。順磁材料包括鎂，鉬，鋰和鉭。與鐵磁體不同，在沒有外部施加的磁場的情況下，輔助磁鐵不會保留任何磁化，因為熱運動使自旋取向隨機化。一些順磁性材料即使在絕對零度下仍保持旋轉紊亂，這意味著它們在基態(tài)下是順磁性的，即在沒有熱運動的情況下。因此，當施加的場被去除時，總磁化強度降至零。即使在場的存在下，只有很小的感應磁化，因為只有一小部分的自旋將被場取向。這個分數與場強成正比，這解釋了線性相關性。鐵磁材料的吸引力是非線性的，而且更加強烈。通過細乳液聚合制備的磁性聚合物磁性高分子聚合物球的表面改性和定量表征的新穎有效的方案。由聚合物涂覆的氧化鐵磁性高分子聚合物顆粒組成的復合磁性高分子聚合物球通過甲基丙烯酸甲酯和二乙烯基苯在磁性流體存在下的細乳液聚合制備。使用磁性聚合物與聚（乙二醇）（PEG）的表面改性反應獲得親水羥基官能化的磁性磁性高分子聚合物球。然后將親和染料Cibacron blue F3G-A（CB）共價偶聯(lián)以制備磁性無孔親和吸附劑。通過透射電子顯微鏡和振動樣品磁強計檢查所獲得的聚合物磁性高分子聚合物球的形態(tài)和磁性?；贗C-O-C/IC=O的強度比和PEG的含量之間的線性關系，通過使用擴散反射傅立葉變換紅外光譜定量測量表面改性的含量。X射線光電子能譜（XPS）用于檢測磁性磁性高分子聚合物球的表面同時比較與CB配體偶聯(lián)的染料涂覆的和未涂覆的磁性磁性高分子聚合物球的XPS光譜，發(fā)現效果較好。

3.2 效果分析

以水廠凈化為例，通過水廠的凈水、輸水管、取水泵三部分入手。對于凈水廠的產能評估，應該著重于預臭氧的接觸區(qū)域的進水量評估。因其采用石灰投入來改變酸堿性，因此對于水池中的水量進行預估是極為重要的，通過石灰投放量投入的調研可以正確預估凈水部分的產能。在輸水管道的輸送過程中，可以對其流量進行監(jiān)測與分析，通過進出水的流量與出水的沉淀物數值、pH值、微生物量來確定凈水能力的實際水平。在取水泵的環(huán)節(jié)，通過對原水渾濁度、pH值與電導率的測定，對其潔水能力作出預估與在線的檢測。在深度處理環(huán)節(jié)，對高壓放電方式進行調研，對臭氧接觸池的運行速率進行分析。在中央監(jiān)控系統(tǒng)，可以直觀地看到目前正在進行的各個環(huán)節(jié)的處理過程，進出水量、水的各種理化數值，系統(tǒng)還可以對其進行預估，預測未來可能出現的水量變化并加以提前控制。在中控室可以更好地計算水廠的實際產能，并且與各個環(huán)節(jié)進行比較，推斷數據的真實性與有效性，對水廠的凈水產能進行精確的復核。完善的中央監(jiān)控系統(tǒng)：可以對現場設備、供配電系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、管網壓力等方面進行全面監(jiān)控，可以及時發(fā)現管網參數的異動，借助自動化的控制來進行反饋與解決，從而最小化故障的波及范圍，保證水質的要求。采取穩(wěn)定高效的通信管理，使得工作人員可以在較短的時間內發(fā)現故障并且上報與解決。集成化的中央自動控制管理也是現代工廠的重要方向。

4 發(fā)展前景

通過采用磁性高分子聚合物，工作人員可以加強凈水環(huán)節(jié)中的重金屬處理能力，可以利用高新的技術進行產能的提升與設備的改進。凈水效率的提升是一條光明而曲折的路，在這條路上會出現很多難題與挑戰(zhàn)，這個任務長期而又艱巨，需要結合實際生產經驗，不斷地進行總結歸納。為實現自身的長遠發(fā)展而進行大膽革新，利用創(chuàng)新思維進行現代化建設，從而大踏步地走向科學高效的重金屬處理目標。

參考文獻

[1]施冬梅，鄧輝，杜仕國，等.雷達隱身材料技術的發(fā)展[J].兵器材料科學與工程，2002（01）.

[2]陶長元，吳玲，杜軍，等.磁性高分子材料的研究及應用進展[J].材料導報，2003（04）.

[3]丁明，孫虹.Fe_3O_4/殼聚糖核殼磁性微球的制備及特性[J].磁性材料及器件，2001（06）.

[4]楊鵬飛，孟凡君，魯成學，等.磁性聚合物研究與應用現狀[J].磁性材料及器件，2004（04）.

[5]秦潤華，劉宏英，姜煒.磁性高分子微球在生物、醫(yī)藥領域的應用[J].中國粉體技術，2004（04）.

[6]謝鋼，張秋禹，羅正平，等.單分散磁性P（St/BA/MAA）微球的制備[J].高分子學報，2002（03）.

篇9

關鍵詞：高分子化學；新工科；教學改革

“高分子化學”是研究高分子化合物合成和反應的一門科學，是化工和材料類專業(yè)學生在具備了必要的有機化學、物理化學等基礎知識之后，必修的專業(yè)主干課。該課程為高分子材料的制備和功能化提供重要的專業(yè)基礎知識，是學生將來從事高分子材料研發(fā)和生產必備的理論基礎，在專業(yè)課程體系中起著關鍵性作用。然而，由于該課程知識點繁瑣，涉及概念、原理抽象，學生普遍反映難以理解，學習效果不佳，而且，在新工科背景下，傳統(tǒng)的理工科已不足以應對社會發(fā)展，需要重構一些核心知識，重新整合課程體系，以實現更新的教育理念、更好的教學模式、更高的教育質量，滿足大學畢業(yè)生創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)的需求，使畢業(yè)生能支撐新興產業(yè)，甚至創(chuàng)造產業(yè)新領域。按照新工科的要求，本文根據“高分子化學”等工科專業(yè)的特點，結合以往教學授課經驗，在教學內容、教學模式、實踐性教學方法等方面進行了一系列的探索，以期提高該課程的教學質量，培養(yǎng)出滿足新工科建設要求的綜合型高分子材料類專業(yè)人才。

1“高分子化學”課程的內容和特點

“高分子化學”主要是學習如何以小分子原料合成高分子化合物的原理和方法，通過學習縮聚與逐步聚合、自由基聚合、自由基共聚合、離子聚合、配位聚合、開環(huán)聚合和聚合物化學反應等內容[1]，使學生掌握高分子合成的原理和方法，明確如何尋找合適的單體和引發(fā)劑及合適的反應條件，以合成預定結構的聚合物?！案叻肿踊瘜W”課程涉及基本概念繁多，學生記憶有困難[2]。以第一章內容為例，高分子的基本組成就涉及到重復單元（鏈節(jié)）、結構單元和單體單元；談到高分子的分子量，聚合物往往是同系聚合物的混合物，因此具有分散性，測得的分子量為平均分子量，又分為數均分子量、重均分子量、Z均分子量、粘均分子量，分別對應不同的測試方法；聚合物命名也有多種方法，僅習慣命名法就有中文和英文俗名，諸如PE（聚乙烯）、PP（聚丙烯）、ABS（丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三元共聚物）等需要識記。另外，“高分子化學”課程中有些原理抽象，難以理解。諸如自由基聚合反應和離子聚合反應以及配位聚合反應和開環(huán)聚合反應的反應機理，單體結構對反應類型的選擇和判定，聚合反應過程中影響聚合物分子量的鏈轉移因素等。高分子的立體異構也是一個抽象而不好掌握的難點，學生往往將構型和構象混淆。構型是分子中由化學鍵所固定的原子在空間的幾何排列，這種排列是穩(wěn)定的，要改變構型需經過化學鍵的斷裂和重組；構象是由于單鍵內旋轉而產生的分子在空間的不同形態(tài)，由于熱運動，分子的構象是可以改變的，因此高分子鏈的構象是統(tǒng)計性的。

2“高分子化學”課程教學改革的幾點探索

2.1抓住經、緯線，有效梳理知識結構

盡管“高分子化學”課程所涉及知識點浩繁，貌似雜亂無章難以梳理，學生覺得難學，老師覺得難教，其實不然。經過細心總結，你會發(fā)現這門課程各章節(jié)知識點之間有著很強的規(guī)律性。正如“高分子化學”教材作者潘祖仁老先生在書序中指出，“以聚合反應和聚合物化學反應作主經線，以聚合物品種作副緯線，相互交織深化”。高分子合成的聚合反應按照聚合機理可以分為由活性中心引發(fā)單體聚合的連鎖聚合反應，和無活性中心，單體通過官能團間相互反應而發(fā)生的逐步聚合反應。大部分縮聚反應屬于逐步聚合機理，對應于教材中第二章內容：縮聚和逐步聚合，介紹縮聚反應，縮聚反應的機理，縮聚動力學，縮聚物聚合度及其分布，這是清晰的經線（縱向），接下來聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺等典型縮聚物的介紹就是緯線（橫向），將抽象的機理、動力學等知識通過具體例子進行闡述說明。再來看由活性中心引發(fā)的連鎖聚合反應，當活性中心是自由基時，對應第三章內容：自由基聚合，介紹自由基聚合反應特點和自由基產生體系，自由基聚合機理，聚合動力學，聚合物的聚合度及其分布，講解說明過程中引用乙烯、氯乙烯、苯乙烯等單體聚合的典型例子。接下來討論了聚合單體為兩種不同結構單體時的聚合反應規(guī)律，對應第四章內容：自由基共聚合。自由基聚合反應的具體實施工藝，對應第五章內容：聚合方法，分別為本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合和乳液聚合。當活性中心為離子時，對應的是第六章內容：離子聚合?；钚灾行臑殛庪x子，對應的陰離子聚合，活性中心為陽離子時，對應的為陽離子聚合，具體授課內容為反應體系、聚合機理和聚合反應動力學。第七章的配位聚合是陰離子聚合性質，第八章的開環(huán)聚合反應屬于離子聚合性質，均遵循陰、陽離子聚合反應原理。前八章介紹了高分子的合成反應特點（高分子生成），第九章介紹高分子之間所能發(fā)生的反應及其衍生出的功能高分子，為另一門課程“功能高分子”奠定了基礎。

2.2講述科學故事，激發(fā)學習興趣

學生在大量專業(yè)知識的學習過程中常常會覺得枯燥乏味，我們可以講講自然規(guī)律、科學原理發(fā)現背后的科學故事，從而激發(fā)學生的學習興趣和對高分子科學的熱愛。比如，緒論部分關于高分子科學的形成和發(fā)展就蘊藏著一段科學故事。什么是高分子呢？追溯高分子的發(fā)展歷史，人們對高分子的認識和發(fā)展經歷了一段曲折的過程。1861年，英國化學家格雷阿姆認為高分子是由小的結晶分子形成，提出了高分子的膠體理論。在一定程度上解釋了某些高分子的特性，得到許多化學家的認可。直到1922年，德國化學家施陶丁格在研究天然橡膠加氫過程中得出高分子是由長鏈大分子構成的觀點。這一觀點一經提出，就遭到膠體論者的強烈反對和譏諷。但施陶丁格仍然堅持開展相關課題的深入研究，直到1926年瑞典化學家斯維德貝格測量出蛋白質的分子量，從而證明了施陶丁格大分子理論的正確性。通過講述科學故事，不僅激發(fā)了學生對高分子學科的興趣和熱愛，還培養(yǎng)了學生敢于質疑權威、維護真理的求是科學精神。在高分子學科，這樣的科學巨匠不勝枚舉，美國化學家Flory也是其中之一。他通過反復試驗發(fā)現聚合物增長鏈的活性與它的末端結構有關，而與高分子鏈的長度無關，并采用統(tǒng)計學方法推導出高分子分子量的數學表達式，稱為“弗洛里分布”。專業(yè)教師在課堂上講述這些科學故事的同時，要引導學生在國家新工科發(fā)展理念下，追求精益求精的“工匠精神”。

2.3研討性教學，變被動學為主動學

傳統(tǒng)的教學模式是教師講，學生聽，學生一開始還能精神飽滿，漸感枯燥后可能會跟不上教師思路，于是思想和精神也開小差去了，導致課堂教學效果差。為了更好地調動學生學習的積極性，變被動學習為主動學習，我們教學團隊在傳統(tǒng)教學模式中融入研討式教學方法[3]。每次課上根據當次授課內容為學生布置課下討論問題，于下次課上進行研討，可采取主動發(fā)言或隨機抽查的方式來進行，以便學生對授課內容有更好的理解。另外還可根據授課內容安排一到二次學生的報告機會，鼓勵并指導學生課下查閱文獻，培養(yǎng)學生主動獲取知識的自學能力。比如，在講授第五章聚合方法時，伴隨乳液聚合技術的發(fā)展，涌現出種子乳液聚合、核殼乳液聚合、微乳液聚合等一系列新的乳液聚合技術。教師講授了經典乳液聚合的基本概念、機理和動力學，可以讓學生根據聚合速率、微結構、分子量及其分布等控制目標，結合乳膠粒度和粒度分布、顆粒結構和形貌、表面積等影響因素，講述對新的乳液聚合方法的認識并列舉實例。有效的師生互動有助于提高學生在“高分子化學”學習過程中對知識的理解與掌握，形成正確的“高分子化學”學習方法和思維模式[7]。教師在研討式互動過程中完成了“教”的任務，同時也和學生一起延伸“學”的活動。討論過程方便教師及時準確地發(fā)現學生在學習上存在的問題，不斷地對教學內容進行必要恰當的更新。傳統(tǒng)的課堂線下教學教師和學生可以問答互動，討論研究。即使疫情期間的網絡教學，教師與學生也可以通過網絡教學平臺如雨課堂中的彈幕互動、騰訊會議教學模式中的小窗口對話來進行高效高質的師生活動。

2.4結合實驗、實踐教學，培養(yǎng)學生科研實踐能力

為使學生加深認識和理解高分子科學理論，有必要配套開設“高分子化學實驗”課程，讓學生自己動手進行高分子合成。在學習自由基聚合時，許多單體聚合至10%轉化率后，都出現明顯自動加速現象，即凝膠效應。以甲基丙烯酸甲酯（MMA）為例，進行本體聚合時，轉化率低于10%，聚合體系從流動液體轉變成粘滯狀，轉化率為10%~50%，體系從粘滯狀轉變?yōu)榘牍腆w，加速明顯，直至80%轉化率才減速終止。出現凝膠效應的原因，鏈自由基的終止反應包括鏈自由基的平移、鏈段重排和雙基化學反應。隨著反應進行，體系粘度增加，鏈段重排受阻，鏈終止速率常數kt下降；40%轉化率時，kt降低上百倍而kp變化不大，導致聚合反應加速。甲基丙烯酸甲酯本體聚合體系的微觀動力學變化可以體現宏觀體系特征，從實驗現象可以明顯觀察到自由基聚合的凝膠效應，因此強調學生的實驗課程效果，有助于深入理解“高分子化學”課程的理論知識。另外，新工科背景下，需要培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，可通過推行“本科生導師”制，為學生創(chuàng)造科研工作機會[4]。教師可根據自己的研究方向給學生提出研究導向，指導學生查閱文獻資料，制定實驗方案，并開展實驗、測試以及數據分析和整理。這些過程不僅能激發(fā)學生的學習熱情，還能培養(yǎng)學生獨立思考和創(chuàng)新能力，為以后的科研活動打下堅實基礎[5-6]。比如，高分子材料因為所具有的緩釋、控釋和靶向作用而廣泛作為藥物基因載體應用，不僅可以提高藥物療效，還能提高藥物的安全性、合理性和精密性。其中，對藥物起到保護和運輸功能的載體就是通過兩親嵌段共聚物組裝而形成的具有疏水性的核和親水性的殼（“核-殼”）結構的膠束。嵌段共聚物聚乳酸聚丙烯酸是通過陰離子開環(huán)聚合和RAFT聚合相結合的方法合成的。學生在實驗過程中反復熟練課堂學習的陰離子開環(huán)聚合原理知識，真正做到活學活用。而且，應用到的RAFT聚合是可控自由基聚合技術中的一種，讓學生在實際操作中體會“引入自由基控制劑，實現快引發(fā)、慢增長、無鏈轉移和無鏈終止的活性自由基聚合技術”，不僅使學生對所學知識領悟深刻，還能培養(yǎng)學生的開拓鉆研精神。此外，教師還可以鼓勵和指導學生參加挑戰(zhàn)杯等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，提升學生的科研素養(yǎng)和團隊合作精神，開闊視野，拓寬未來發(fā)展平臺。用科研和科創(chuàng)活動促進學生學習專業(yè)知識，有利于學生將所學知識應用于實際，并且將理論和實踐有機結合，有效避免了課堂灌輸的枯燥乏味，寓教于研，更好地發(fā)揮科學育人的目的。

3結束語

為應對新一輪科技革命與產業(yè)革命，將培養(yǎng)具有競爭力的科技創(chuàng)新型人才作為新工科培養(yǎng)目標，本文在這種大背景下對“高分子化學”課程的教學改革進行了探索。提出以經、緯線編織知識網，建立知識體系內部框架；挖掘科學知識背后的故事，激發(fā)學生學習興趣和培養(yǎng)科學精神；采用研討性教學模式，變學生被動式學習為主動學習；緊密結合科學實驗和科研實踐，培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力。通過以上舉措，在教學科研結合的氛圍中實現師生互動，專業(yè)課堂才能成為培育科技型創(chuàng)新人才的重要途徑。

參考文獻

[1]潘祖仁.高分子化學[M].5版.北京：化學工業(yè)出版社，2014.

[2]王柏臣，李偉，高禹.面向工程教育專業(yè)認證的“高分子化學”課程教學改革探索[J].化工時刊，2021，35（1）:42-44.

[3]李繼航，張強.高分子化學教學中的互動式教學的應用探索[J].山東化工，2020，49（24）：159-160.

[4]霍利軍，倪健領.“強基計劃”背景下高分子化學教學改革與探索[J].化學教育（中英文），2021，42（24）：17-22.

[5]張源源.高校高分子化學實驗教學改革探討[J].山東化工，2018，47（6）:147-148.

[6]楊金燕，賴俐超.基于應用型人才培養(yǎng)的高分子化學實驗教學改革[J].高分子通報，2019（9）:87-91.

[7]王建國.有機化學教學中應注重師生有效互動[J].大學化學，2022，37（3）:172-176.

篇10

關鍵詞：快速原型技術；復合材料；成形；應用

中圖分類號TU5 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）66-0146-02

隨著復合材料制造市場發(fā)展的多元化，快速原型技術的產生對復合材料產品的競爭、加速新型產品的開發(fā)、制造技術的提高都有很大的推動作用。它綜合了數控、檢測、激光、機械、計算機、CAD等許多學科的先進技術，很快在復合材料成形方面得到了廣泛的應用?，F如今，RP技術已經是制造業(yè)新產品開發(fā)的一項關鍵技術。

1 快速原型技術的概述

RP技術是基于物體分層原理來進行產品原型的制作的一種方法，RP技術的基本原理是：根據CAD/CAM技術構造出的理想物體的三維模型，將其進行分層處理，然后分析各層截片的輪廓數據，利用CAD/CAM設計軟件將數據原型系統(tǒng)的激光裝置，有選擇的利用激光對物體進行切割箔材、燒結粉末、固化樹脂、熱熔材料等操作，這樣可以使介質行成一系列薄層，再進行層層迭加使其形成我們設計的三維實體，從而完成所設計的新產品三維實體模型。

2快速原型技術（RP技術）的工藝方法

2.1熔融沉積造型工藝

這是一種將各種熱熔性的絲狀材料（蠟、ABS和尼龍等）加熱熔化成形方法，它技術設備簡單，運行費用便宜，這種工藝適用場合比較靈活，沒有毒氣或化學物質的危險，工藝相對于其它成型方法，比較干凈、操作比較簡單、且不產生多余的垃圾?？梢钥焖俪尚蜆强漳Ｐ?，原材料以線的形式提供，相對于其它成型方法易于搬運和更快速更換。但是問題在于精度相對低，難以成型結果比較復雜的零部件。在垂直方向上強度較小，成形速度也較慢，不適合構建大型零部件。這種工藝方法適合于產品設計的概念建模以及產品的功能測試。其原理圖如圖1：

2.2三維打印成型工藝

其工藝原理圖如圖2：

如圖所示，左側是一個儲料容器，是材料放置在快速成型設備中的起始位置，工作平臺中間有一個平整的金屬平臺，上面有一層層的粉末材料，它由成型機的滾筒設備鋪開，由成型機打印頭噴出的粘結劑進行粘接，這種工藝的成形速度快，運行成本也較低，可以使用淀粉、石膏粉等常見的材料做原材料，且廢棄物較少，任意結構和形狀的零件都適用。

2.3立體印刷成型工藝

其工藝原理圖如圖3：

它是快速原型技術中技術應用最廣泛、最成熟的一種方法。它在工作過程中首先在成型機工作臺上鋪一層液態(tài)樹脂，CAD/CAM軟件控制的激光束依照截面輪廓做橫、縱向上的激光掃描，使輪廓內的樹脂固化，然后把工作臺下降一定的位置，在涂上一層樹脂，再進行掃描，如此反復進行直到整個原型成形完畢。這種工藝可以成形任何形狀的三維實體，仿真性很強，成形的精度及材料的利用率都很高。

3 RP技術在復合材料中的應用

3.1復合陶瓷材料的制備

RP技術首先借助支撐材料把陶瓷制品內的可動件和主體聯(lián)成一體，再經過預燒工藝除去支撐材料，然后經過燒結工藝獲得陶瓷制品。雖然陶瓷制品都需要經過高溫燒制工藝，但其在制胚過程中可以在常溫下進行。

3.2高分子基復合材料的制備

有機高分子材料具有熔點低、密度小、其自身在熔融狀態(tài)具有一定的粘性，不需要外加粘結劑的特點，所以它是非常理想的快速原型技術的材料。但是有機分子高分子材料的機械的綜合性能較低，就連高密度聚乙烯的抗壓強度也只有20MPa~ 40MPa。所以，一般都要摻入增強材料來組成有較高機械強度的復合材料。例如：美國用粒度3μm~6μm的玻璃纖維增強的PVC，制備出了大量的特種模具和零件，它們的精度高，抗拉強度好，且其強度是鋼材的3.5倍左右。

快速原型技術在制備高分子材料時，要注意盡管增強纖維在引出工作頭前已經進行過浸膠處理，即在增強纖維的表面涂抹一層熔融有機高分子材料，這樣可以使新原材料間的相互粘接問題得到解決。但是由于零件的形狀具有多個凹槽、空洞、凸起等結構，這就使得工作頭在越過這些結構時，有些長纖維在離開原來位置時唄自動剪斷，而到達新的位置時又自動與工件粘牢的問題。

3.3金屬基復合材料的制備

在室溫或者較低的溫度條件下，高分子材料可以使工作頭引出的新料和固化的舊料黏結在一起，在常溫的條件下，陶瓷材料本身雖然不會出現黏結的現象，但是經過塑化后的熟料和外加有機黏結劑可以讓陶瓷材料黏結成胚，但是，這些工藝都不適合制備金屬材料。

金屬材料的新、舊料之間的黏合比其它復合材料的要困難和復雜。制備金屬和金屬基復合材料制品使用快速原型技術有快速凝固的特點。作為基體材料的金屬在熔融狀態(tài)時是以金屬流的形式從工作頭引出的，這點和快速凝固工藝中的Taglor抽絲方法較為相似。例如：用碳纖維作增強芯料制備復合材料，它既能夠有優(yōu)良的快速凝固金屬的性能，又可以制的具有綜合性能的纖維增金屬基復合材料。所以，使用RP技術制備金屬基復合材料是非常具有可行性的。

4結論

RP技術突破了傳統(tǒng)機械零件加工制造的材料成形的工藝，它引入了自動控制學、機械工程學、計算機、材料學等多種學科的先進制造技術，并且它在下面兩個方面還有非常突出的作用，制備高分子材料基復合材料各復合陶瓷制品方面；在解決金屬材料新舊料之間的黏合問題上它使用的是局部跟蹤加熱技術和焊接技術，對這個問題也有很大的幫助，尤其是RP技術應用在復合材料成形方面，使復合材料的發(fā)展得到了很好的前景。

參考文獻

[1]胥光申.用于高精度小尺寸零件制作的光同化快速成型技術的現狀與發(fā)展[J].機械科學與技術，2004，23(10)：1222-1224.

[2]唐一平，周宏志，王平，等.基于快速成型技木的電火花加I用石墨電極研磨技術[J].西安交通大學學報，2000，34(11)：61-64．