功能型高分子材料发展及运用状况研究

于棚

（沈阳拓荆科技有限公司，辽宁 沈阳 110171）

高分子化合物又称为大分子，是指相对分子质量高的化合物，具有分子量大、分散分布的特点。高分子材料则是以高分子化合物为基体，辅以其他助剂而形成的材料。随着材料技术的发展，各类新型高分子材料得以研发并广泛应用于交通运输、农业、电子电气、建筑等产业，对经济社会发展起到了良好的促进作用，塑料、薄膜、黏合剂、涂料等均属于高分子材料的范畴。近年来，受生活需求和产业转型升级的影响，人们对高分子材料功能和质量提出了更高的要求，高分子材料迎来了新一轮的发展高潮。

一、功能型高分子材料的结构特征

随着科学技术的发展，现代材料的种类更加丰富，分类标准也更加多样化。如按照材料特征和组成成分划分，现代材料可以分为陶瓷材料、金属材料、高分子材料等；如按照材料用途分类，现代材料则可以分为结构性材料和功能性材料。功能性材料主要是指由分子数量较多的长链分子组合而形成的高分子材料及高分子复合材料。功能型高分子材料具有力、电、光、磁等多种特性，能够满足多种环境需求，在多个生活和生产领域均有广泛应用。其结构特征主要有以下几个方面:

（一）主链类型。高分子材料的特性主要原因在于结构中的高分子链单元，这些链单元决定了高分子材料的特性，主链类型高分子材料其功能基团就是高分子链单元。如高分子材料聚乙炔的分子链是双键结构，让整体分子链形成大T键，正是因为这种分子结构，使得聚乙炔在特定环境中具有一定的导电性特性。

（二）侧链类型。与主链类型不同，侧链类型高分子材料功能基团位于高分子链的一侧，通过与主链的接枝连接而体现特有功能。如在苯乙烯主链上接枝酸基后，可以对特定物质有吸收的功能，还能够实现不同离子的交换。

（三）接合类型。接合类型的高分子材料是指高分子材料与其他材料进行接合而形成的新型高分子材料。如金属材料或半导体材料与高分子材料结合改变成为具有电动势的材料，半导体传感材料和有机导体材料均属于结合类型的高分子材料。

二、功能型高分子材料在工程中的应用模式

（一）高分子功能膜。高分子功能膜是一种模型材料，主要特性为选择性透过功能，除选择性透过功能外还具有很多其他的功能，在工程中应用广泛。高分子功能膜在工程中的应用主要在于将透过产物从原产物中分离开来，有针对性地对产物进行收集。高分子功能膜的优势在于在将透过产物和原产物分离的过程中具有较高的稳定性，且相变能保持不变。

（二）液晶高分子材料。液晶高分子材料主要由纤维和树脂两种物质在分子水平上微观组合而成，属于柔性高分子基体类别中的复合材料。与其他高分子材料相比，液晶高分子材料具有强度高、数量大、质地优的特点，在生活用品中的应用广泛。

（三）电功能高分子材料。电功能高分子材料在不同的外部环境中表现出不同的性质，如铁电、热电、压电等性质均是在特定的环境中才能表现出来。电功能高分子材料按照功能性质可以分为高分子介电材料、电绝缘性高分子材料等类型。按照组成情况来划分，可以分为结构型电功能材料和复合型电功能材料。当前，电功能高分子材料主要应用于电子元器件和敏感器件中。

（四）环境降解高分子材料。环境降解高分子材料是指在外部环境变化的情况下发生降解的高分子材料。外部环境主要是指机械力、热能、化学制剂、氧气等。高分子材料在机械力、热能、化学制剂、氧气等外界环境的影响下会发生不同程度的降解，高分子材料经过降解后功能会发生明显的变化，一般来说会得到不同程度的增强。

（五）医用功能高分子材料。医用功能高分子材料是指应用于医疗中的高分子材料，这些材料的功能有助于对患者的诊断、治疗，甚至有些特殊医用功能高分子材料能够替换人体生物体组织，与原有组织起到相似的功能效果。随着高分子材料技术的发展，医用功能高分子材料日益丰富，对于减少患者病痛、延长患者生命、提高患者生活质量具有突出的效果。

三、功能型高分子材料在生产生活中的应用现状

高分子材料因其特殊的分子结构和多样化的功能属性在社会生产生活中的应用广泛，极大地提升了生产和生活的效率和质量。应用最为广泛的高分子材料主要有以下几种类型：一是光功能高分子材料。光功能高分子材料主要应用于太阳能设备和电子工程设备中。光功能高分子材料在光的照射下，温度升高后颜色会发生变化，能够将光能转化为电能，某些材料还会在阳光照射下产生化学反应。二是液晶高分子材料。液晶高分子材料主要由纤维和树脂两种物质组合而成，主要应用于生活中。三是电功能高分子材料。电功能高分子材料主要分为结构型电功能材料和复合型电功能材料，主要应用于电子元器件中，能够提升电子元器件的性能，降低生产成本。

四、功能型高分子材料的发展前景

随着时代的发展，传统、落后的高分子材料已然不能满足社会的生产和生活需求，国内外研究机构也加大了对高分子材料的研究力度，从研究趋势来看，未来高分子材料具备功能强大、智能化程度高的特点。未来，高分子材料对于国家经济发展和国际竞争力的提升均有良好的促进作用：首先，高分子材料水平的提升有助于提升国家经济发展水平，提升国家材料安全程度；其次，高分子材料水平的提升有助于增强国家竞争实力，使国家在国家竞争中保持并巩固有利位置；最后，高分子材料水平的提升还会带动我国材料产业的发展。

功能型高分子材料是能源和信息通讯的基础性物质，很多科研机构在传统三大合成高分子材料的基础上研究出具有光、电、磁、隐身、生物等特殊功能的高分子材料，这些材料是生产和生活的基础，对提升生产效率，提升生活质量具有重要的基础性作用。因此，未来我国需要进一步推动高分子材料的研究。