浅析高分子材料与工程的结构特征和发展前景

2017-04-09吴维丰张建新田立新

四川水泥 2017年1期

关键词：高分子结构材料

吴维丰张建新田立新

（沈阳理工大学）

浅析高分子材料与工程的结构特征和发展前景

吴维丰张建新田立新

（沈阳理工大学）

随着时代的进步，材料的种类也趋于多样化。目前，又出现了一代新的材料，它就是高分子材料。为了满足现代社会的追求和发展，高分子材料在不断的推广中走进了千家万户。人们在日常生活中对高分子材料的需求越来越大，甚至超过了对于金属的需求。高分子材料作为一个重要的角色，将带动我国经济的飞速发展。

高分子材料；结构特征；发展前景

引言：在社会的不断发展中，新的材料不断的涌现使得我们生活的质量越来越高。从一开始的天然材料到现在的高分子材料，明显的体现了我们人类文明的进步与发展。如今，高分子材料与工程成为了一个新兴的专业，是我国未来发展的走向。

一、什么是高分子材料？

1、高分子材料的定义

高分子材料是一种新的材料，它是利用高分子化合物作为基础的材料。高分子化合物顾名思义也就是相对分子质量较高的化合物。

2、高分子化合物的来源

高分子化合物的来源可分为两种，一种是天然高分子材料，一种是合成高分子材料。天然高分子材料是可以在动物、植物等一些天然的有生命的物体内发现的高分子物质，就像天然纤维、天然树脂、天然橡胶等。而合成材料是一种较天然材料功能更为健全的材料，例如塑料、合成橡胶和合成纤维，它们耐磨性、耐压性、耐腐蚀性都普遍较强。

二、高分子材料的分类及用途

高分子材料根据不同的依据可包含不同的材料，如果按照材料的特性分类，则包括橡胶、纤维、塑料和高分子胶粘剂等。如果按照用途分类，则分为通用高分子材料、特种高分子材料和功能高分子材料。按照分子结构可分为，碳链高分子材料、杂链高聚物材料和元素有机高分子材料。

不同的高分子材料其用途也不相同。举两个例子，塑料是一种由合成树脂、填料、增塑剂、稳定剂等成分组成的高分子材料，在我们生活中随处可见，涉及的领域也十分广泛，在工业、农业和生活中扮演着重要的角色。天然纤维在与一些其他材料结合时就是一种高分子材料，它可用于纺织、军事、建筑、甚至是生物科技中。

三、高分子材料的结构特征

高分子材料的结构是由很多的高分子链聚集在一起形成的，主要分为两部分，一个是链结构，另一个是聚集态结构。

1、链结构

链结构又可以继续划分，分为近程结构和远程结构。近程结构也叫作一级结构，展现形式是链中的原子种类、排列及其长度。远程机构也叫作二级结构，是分子的形态尺寸以及在环境中的构象。

2、聚集态结构

有了一级结构和二级结构的对比，我们根据高聚物材料整体的内部的晶体结构、非晶体结构和取向结构等分子的堆积情况，将其称为聚集态结构，也就是三级结构。

四、高分子材料的发展

高分子材料从出现到现在，已经经历很大程度的改变与升级。更多形式的高分子材料的出现加快了高分子材料的发展，随着它不断的渗透进人们的生活，人们对其的关注度也逐渐增高。

1、高分子材料的发展历程

在十九世纪中期，天然材料再无法彻底的满足人们对材料的要求，这时候美国人开始利用科学技术研究一种叫做赛璐珞塑料的人造高分子材料，这是最早出现的高分子材料。接下来，高分子材料就开始飞速的发展，出现了高分子酚醛树脂，为世界的高分子材料的发展打响了第一场战役。随着科技的进步，聚乙烯和聚丙烯这些高分子材料开始在人们生活中扩散，这时合成高分子化合物宣布正式的走进了千家万户。1955年，世界上出现了第一种合成天然橡胶。在此之后，高分子材料开始进行迅猛的发展，越来越多的高分子材料走进人们的生活，开始为人们的生产生活提供根本上的帮助。

2、高分子材料未来的发展趋势

在时代的进步中，人们对于材料的种类和功能的要求越来越多，根据人们不同的需求，高分子材料的发展趋势也会有所不同。但归根结底，未来高分子材料的发展将会是结合高性能化、高功能化、复合化、智能化合绿色化于一体的。

高性能化，为了可以应用到更多的领域上去，高分子材料的耐热性和耐磨性等性质还需要进一步的提升，这将有利于航空航天事业、电子信息技术等一系列高科技领域更好的应用高分子材料。所以我们应该在其性能方面进行更大胆的创新和改进，争取使现在高分子材料的缺点更微弱。

高功能化，目前的高分子材料是无法达到人们生活的一切需求，所以在提高它本身性质的同时，也应积极创新出新的功能。比如可以拥有导电导热功能，在一定程度上替代金属的应用；也可以拥有良好的吸水性，使其很好的应用到医学领域。总之，确定更多功能性的研究方向，用其替代一些其他材料，甚至是一些稀缺材料，这将是未来世界上的一种丰富的资源。

复合化，高分子材料作为一种很有发展力的材料，应该努力去克服其自身存在的缺点，要集聚一些材料的共同优点于一身，这样才能使其在竞争激励的材料市场更胜一筹。应用的范围越广泛，它能取得的经济效益就越大。

智能性，智能化也是未来时代进步的一种趋势，所以结合智能于一体的高分子材料，是高分子材料与工程发展的一个难题。智能的高分子材料可能具有预知性、诊断性和修复性等等充满智能化特色的功能。

绿色化，绿色环保始终是世界维护的主题，所有的材料我们最希望的都是对环境和人体是无害的。高分子材料时刻围绕在我们的生产生活中，所以对它安全性的要求，是相当高。在未来，污染小、应用广的材料将会受到大家强烈的追捧。所以绿色环保，这也是高分子材料想要达到的目标。