高分子科学近期的发展趋势

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  摘要:高分子化学、高分子物理学、高分子加工是高分子科学的重要组成部分,未来的发展也必定是沿着这三大方面得以延伸。与之同时,高分子科学未来的应用也必定是多种多样。高分子科学对于人们生活十分重要,随着人们环保意识的提升,高分子科学必定要考虑环保因素,运用少量能源设计出环保产品将是未来研究的重点。与之同时,高分子科学在治理毒物、促进人体健康方面也会起到重要作用,高分子材料加工产生的废弃物会影响到人体健康,这就需要对高分子结构、材料回收等加以研究。高分子科学包含的内容十分丰富,近期的发展趋势也必定涉及多个方面,在其逐渐完善的同时为人们的生活提供更大的便利。
  关键词:高分子;科学近期;发展趋势
  1导言
  随着经济社会的不断发展及人们环境保护意识的不断提高,高分子材料的使用成为衡量一个国家或地区生活水平及工业化水平的重要指标。同时,随着科学技术的不断进步,高分子材料的使用范围越来越广泛,对人们的日常生活、工作产生的影响也不容忽视。高分子材料的使用,一方面提高了人们的生活质量,但由于这种材料会对环境造成一定的污染,使得人们不得不对该种材料的使用产生一定的担忧。同时,大量高分子材料的使用,也造成了一定的资源浪费。基于以上情况,人们不得不加强对高分子材料的处理能力,减小其对环境带来的破坏。
  2我国处理高分子材料的现状
  我国对塑料垃圾的处理方式还比较单一,处理途径也非常有限;同时,对于处理后产生的二次污染,仍没有得到有效的解决。实际上,我国处理方式还主要是填埋、焚烧及回收利用这几种。其中,填埋及焚烧都会对环境造成一定的污染,而回收利用取得的成效明显较低。因此,必须从原材料进行研究,找出对环境污染较低的材料,作为塑料产品的原材料,彻底解决高分子材料的环境污染问题。
  3生物降解高分子材料的原理
  事实上,生物降解高分子材料在降解的過程中,并不需要特定的环境,不需要水、光与热等条件,其反应的发生只需通过微生物作用,就能够产生一系列的物理化学反应,并最后生成水域二氧化碳。同时,其发生讲解反应后产生的物质也能够被环境完全吸收,且没有污染,不会对人类的身体健康产生威胁。
  4高分子科学研究内容
  高分子科学的研究内容主要包括三个方面,即高分子化学、高分子物理以及高分子成型加工。高分子化学是以分子的角度进行探究,主要是对高分子加以合成或是改进,探索不同的聚合原理,运用不同的聚合方式合成不同性能的高分子材料。这主要是因为天然的高分子材料较为单一,无法切实满足实际的应用。高分子物理则是从结构的角度对其加以研究,进而指导高分子形成不同的链结构。成型加工则是针对高分子材料的成型工艺及方式加以研究,进而最高效率的满足人们对高分子材料的需求。总而言之,高分子化学合成原材料,高分子物理指导结构,最后通过高分子成型加工合成最终材料。在高分子科学的研究领域中,这三大方面相辅相成,无法分割。
  5高分子科学发展趋势
  基于高分子材料研究的主要内容,下面将从高分子合成化学、高分子物理学、高分子加工这三大方面对高分子材料未来的发展趋势加以预测与讨论。
  5.1高分子合成化学
  高分子合成化学是高分子科学的起源。每年世界生产的近2万多亿吨高分子材料都以其为基础得以生产,由此可见高分子合成化学对于高分子科学具有重要的促进作用。高分子合成化学未来主要会在以下几个方面得以发展:首先是要促进高分子科学与无机化学、有机化学、配位化学等的完美结合,运用这些领域的创新成果来推动高分子科学的发展,这是合成化学的发展关键。对传统的材料单体加以优化,引进新型催化方式与聚合手段,创设出新型微观结构,并研发出新的聚合物。其次是完成有机合成化学与高分子化学的密切结合,实现有效的嫁接,推动高分子化学的可控化,通过人为的方式来创设出新型“超分子体系”。最后,对于大分子工程,需要对分子量的分布进行控制,同时还需要对聚合物链的结构加以研究,进而开发出新技术。
  5.2高分子物理学
  高分子物理一直都是高分子科学研究的重点,发展较为活跃,但是相关的理论却不够完善,但是理论与模拟计算、实验测试同等重要。以往对高分子性能的改造是通过高分子复合来完成,具体是通过多次实验来确定出性能高的复合体系,但是单一体系进行实验得到的经验对复合体系来说并不是完全适用。以后的研究方向需要对聚合物体系的复杂结构、微观结构中应用到的几何学、微观结构与宏观结构之间的未知关系加以研究,针对聚合物的复杂结构,主要采用有限元分析方式,通过表征玻璃态聚合物来创设本构方程,对均相、非均相体系的力学形态加以分析,得出理论来预测脆韧转变,得到的理论还能够给出为获得韧性聚合物对非均相聚合物体系微结构进行优化的可能方向。对于高分子表征,当前的认识手段和技术手段还比较传统,今后研究应该加强关注新技术手段与新仪器,来降低传统手段的局限,解决不断面临的新问题。这方面需要加以重视,科研人员可以根据这方面开创讲习班、开发新仪器,推动高分子科学的快速发展。
  5.3高分子加工
  高分子加工主要是通过控制聚合物的形态及性能来创设出符合切实需求的产品。近年已经研发出多种新方法,如表面取向、新型流动几何等。超临界流体溶涨是未来研究的重点,在此类聚合物表面加入新型单体、新型纳米材料或是添加其他复合剂,能够增加聚合物表面的光滑性,增强聚合物的光学性能以及传输效率。随着薄膜技术的发展,使较多高分子功能膜新技术得以研发,未来的研究趋势必定是侧重薄膜功能性的研发,完善可控性纳米薄膜技术,研发有机晶体管、有机激光器等等。超分子体系也是未来的研究重点,超分子聚合物的出现加大了聚合物加工的难度,小分子结合的敏感性促使超分子聚合物的流动性较为特殊。它既可以抑制结构的生成,又可以促进新结构产生,但是相关的理论并不完善,未来就需要专门针对这方面加以研究,使整个过程变得可控。
  6结语
  近些年来,国际高分子科学快速发展,我国的高分子科学的整体水平也随之提升,科教兴国的推行,大大改善了现有的研究条件,逐渐与国际接轨。在高分子科学与工程发展的50年间,出现了一批又一批优秀的人才,这些人才为我国高分子科学的创立提供了卓越的贡献同时也为后期的高分子科学研究培养了大量的人才,为高分子领域积累了大量的知识结晶。
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