《功能高分子材料》课件

功能高分子材料功能高分子材料是一类具有特殊功能的聚合物材料它们不仅具有传统高分子材料的物理机械性能，还兼具光、电、磁、生物等特殊功能广泛应用于航空航天、电子信息、生物医药等领域，并在国防、环境保护、能源等方面发挥着重要作用什么是高分子材料？高分子材料是由许多小分子通过化学键连接而成的长链状或网状结构的大分子物质高分子材料是常见的材料，例如塑料、橡胶、纤维和涂料等高分子材料的特点高分子链分子量高分子材料是由长链状的分子组高分子材料的分子量通常很高，成的，这些分子被称为聚合物链这赋予了它们独特的性能结构多样性优异的性能可以通过不同的单体和聚合方法高分子材料通常具有良好的机械，合成出结构多样化的高分子材性能、绝缘性能、耐腐蚀性等料高分子材料的分类按结构分类按性能分类

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2.12高分子材料主要分为线型、支高分子材料可分为热塑性塑料链型和体型三大类线型高分、热固性塑料、弹性体和纤维子链之间以范德华力相连接，等，每种类型都有独特的性能而支链型高分子则具有侧链，特点增加了链之间的相互作用力按用途分类

3.3高分子材料根据其应用领域可分为结构材料、功能材料和复合材料等，满足不同的应用需求线型高分子和交联高分子线型高分子1链状结构，分子链之间以弱的范德华力或氢键相互作用交联高分子2分子链之间以共价键连接，形成三维网状结构交联度3指交联高分子中交联点占全部链节的百分比交联度越高，材料的机械强度和耐热性越高，但加工难度也越大线型高分子材料通常具有柔韧性，可塑性，易加工，例如聚乙烯和聚丙烯交联高分子材料通常具有较高的硬度和强度，耐热性，耐溶剂性，例如橡胶和环氧树脂热塑性高分子和热固性高分子热塑性高分子1可反复加热软化，冷却后固化，可多次成型，如聚乙烯、聚丙烯热固性高分子2加热后发生不可逆的化学反应，形成交联结构，不能再熔融，如酚醛树脂、环氧树脂热塑性高分子可反复加热软化，冷却后固化，可多次成型3功能高分子材料的概念功能高分子材料是指具有特殊功能的聚合这些材料在机械强度、热稳定性、电性能广泛应用于航空航天、生物医药、电子信物材料、光学性质等方面具有优异的性能息等领域功能高分子的分类响应型高分子智能型高分子生物可降解高分子生物基高分子对外部刺激敏感，如温度、能感知外界环境变化，并做出在自然环境中可以被微生物降以可再生生物质资源为原料制pH值、光、磁场等，发生结构和相应反应，具有自修复、自清解，对环境无污染，应用于生备，可替代石油基高分子，具性能变化洁等功能物医药、包装等领域有可持续性响应型高分子响应型高分子材料是指能够对环境刺激做出反应，从而改变其物理或化学性质的高分子材料这些刺激包括温度、光照、值、电场、磁场、机械力等pH响应型高分子材料具有广泛的应用前景，例如在药物释放、传感器、智能材料等领域智能型高分子智能型高分子材料是指能够感知环境变化并做出相应响应的材料这些材料能够对外界刺激如温度、值、光、电场和磁场等做出反应，改变自身物理和pH化学性质，从而实现特定功能智能型高分子材料在生物医学、环境保护、能源、电子等领域有着广泛的应用前景例如，在生物医学领域，它们可以用于制造可控药物释放系统、组织工程支架材料和生物传感器等生物可降解高分子生物可降解高分子是一类在特定环境下能够被生物体分解成无害物质的聚合物它具有可降解性，能够在环境中自然降解，减少对环境的污染生物可降解高分子在生物医学领域有着重要的应用例如，可用于制造可降解的植入物，如药物释放载体、骨骼修复材料，减少二次手术的风险生物基高分子可再生资源可降解性广泛应用生物基高分子材料来自可再生资源，如植生物基高分子材料通常具有生物降解性，生物基高分子材料在包装、农业、医药等物、动物和微生物可以减少环境污染领域具有广泛应用导电高分子导电高分子是具有导电性的高分子材料它们通常包含共轭体系，允许电子在分子链之间移动导电高分子材料在电子器件、传感器、能源存储、生物医学工程等领域具有广泛的应用压电高分子压电效应应用广泛优异性能压电高分子材料在受到机械力作用时会产压电高分子可用于传感器、致动器、能量压电高分子材料具有柔性、轻便、生物相生电荷，反之，在电场作用下会发生形变收集器等领域，具有广泛应用前景容性好等优点，在医疗器械领域有特殊应用价值形状记忆高分子形状记忆高分子是指在一定温度下发生形状改变，并在另一温度下恢复到原有形状的聚合物这类材料具有形状记忆效应，能够在不同的温度条件下实现可控的形状变化形状记忆高分子在医疗、航空航天、建筑等领域具有广泛的应用，例如可用于制造可植入的医疗器械、可修复的航空结构和可变形建筑材料自修复高分子自修复高分子材料是一种能够在损伤后自动修复其结构和性能的材料这些材料通常包含可逆的化学键或物理相互作用，这些键或相互作用在受到损伤时会断裂，并在适当的条件下（如温度或湿度）重新形成这种自修复能力可以延长材料的使用寿命，减少维护成本，并提高材料的可靠性润滑高分子降低摩擦延长使用寿命抗磨损广泛应用润滑高分子材料可以减少机械润滑高分子可以形成一层保护润滑高分子材料具有较低的摩润滑高分子材料应用广泛，在部件之间的摩擦，提高机械效膜，防止零件磨损，延长使用擦系数，能够有效地减少磨损汽车、航空航天、电子等领域率寿命都有应用抗菌高分子抗菌高分子是指具有抗菌活性的高分子材料抗菌高分子材料通过抑制细菌的生长和繁殖，起到防止细菌污染和感染的作用常见的抗菌高分子材料包括银离子抗菌高分子、季铵盐抗菌高分子、纳米氧化锌抗菌高分子、纳米二氧化钛抗菌高分子等抗菌高分子材料在医疗器械、食品包装、纺织材料、涂料、水处理等领域具有广泛的应用高分子纳米复合材料增强性能新功能

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2.12通过纳米尺度的材料，例如纳赋予高分子材料新的功能，例米粒子，纳米管或石墨烯，来如导电性，抗菌性，光学透明提高高分子材料的机械强度，度和自清洁性热稳定性和阻燃性改善性能

3.3例如，通过添加纳米填料，可以提高高分子材料的耐腐蚀性，抗紫外线性能和气体阻隔性能高分子薄膜材料结构性能高分子薄膜材料是由高分子链组成的薄层结构薄膜材料具有选择性渗透性，可以根据需要控，具有厚度小、面积大、强度高等特点制不同物质的通过应用类型高分子薄膜材料广泛应用于包装、分离、过滤常见的类型包括聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚、电子器件等领域酯薄膜、聚酰胺薄膜等高分子水凝胶材料结构与特性应用领域高分子水凝胶材料主要由亲水性高分子链组成，能够吸收大量水分，形成具有三维网络高分子水凝胶材料在医药、生物工程、食品、化妆品等领域具有广泛的应用前景结构的凝胶例如，在药物缓释、组织工程、生物传感器和智能材料等领域都发挥着重要作用水凝胶材料具有良好的生物相容性、可生物降解性和可控释放性，在生物医学领域得到了广泛应用高分子纤维材料结构与性能种类繁多高分子纤维材料由长链状高分子常见的合成纤维材料包括聚酯纤组成，具有高强度、高模量、高维、尼龙纤维、丙烯酸纤维等，韧性等特点，在纺织、复合材料天然纤维材料包括棉纤维、麻纤、生物医药等领域有着广泛的应维、羊毛纤维等用应用领域高分子纤维材料在服装、地毯、绳索、过滤材料、医疗器械等方面有着广泛的应用，并不断开发出具有特殊功能的新型纤维材料高分子太阳能电池材料光电转换高分子太阳能电池利用光伏效应，将光能转换为电能材料优势高分子材料具有轻便、柔性、可加工性好等优势，适合制作柔性太阳能电池应用前景未来，高分子太阳能电池有望应用于便携式电子设备、建筑物集成光伏等领域高分子燃料电池膜材料高分子燃料电池膜高分子燃料电池膜材料高分子燃料电池膜材料是燃料电池的关键组件之一，在燃料电主要用于质子交换膜燃料电池，其性能主要有聚合物膜、复合膜和无机膜等，池中起着重要的作用，可以将化学能直直接影响着燃料电池的效率、寿命和成其中聚合物膜是目前应用最广泛的燃料接转化为电能，是一种高效、清洁的能本近年来，高分子燃料电池膜材料的电池膜材料，主要包括全氟磺酸膜、磺源转化技术研究得到了快速发展化聚醚醚酮膜和磺化聚苯并咪唑膜等高分子光电子材料光电性质高分子材料可以吸收光能，产生电子和空穴，具有光电效应例如，聚合物太阳能电池和光电探测器高分子发光材料发光原理优势

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2.12高分子发光材料通常通过电子高分子发光材料具有轻质、易跃迁而发光，例如电致发光，加工、成本低等优点光致发光，化学发光等应用

3.3高分子发光材料可用于显示器、照明、传感器等领域高分子感光材料光化学反应图像记录感光材料在光照射下发生光化学反应，改感光材料可以用来记录光图像，形成显影变其物理或化学性质和定影后的图像应用广泛发展方向高分子感光材料应用于摄影、印刷、光刻高灵敏度、高分辨率、高稳定性和环保型、光学信息存储等领域感光材料是未来的发展方向高分子电磁屏蔽材料工作原理种类电磁屏蔽材料可通过吸收或反射电磁波来高分子电磁屏蔽材料通常由聚合物基体和减弱电磁辐射这通常是通过使用导电材导电填料组成填料可以包括金属粉末、料来实现的，这些材料可以阻挡电磁波通碳纳米管、石墨烯等过这些材料的屏蔽效果取决于填料的类型和电磁屏蔽材料可以用于各种应用，例如浓度、聚合物基体的类型以及材料的结构电子设备的屏蔽

1.军事应用

2.医疗设备的屏蔽

3.高分子吸附材料吸附特性应用范围广高分子材料具有良好的吸附性能在环境保护、水处理、医药、食，可以用于吸附各种物质，如重品等领域具有重要的应用价值金属离子、有机污染物、气体等种类多样可再生常见的吸附材料包括活性炭、树许多高分子吸附材料可以通过再脂、纤维等生处理，重复使用，降低成本，提高效率高分子离子交换材料离子交换树脂高分子离子交换材料最常见的形式，可用于水处理、废水处理、药物分离等离子交换膜用于电化学过程，如燃料电池、电解槽、电池等离子传感器用于检测和测量溶液中特定离子的浓度高分子分离膜材料纳米膜水处理气体分离纳米膜材料具有优异的机械强度、耐腐蚀高分子分离膜材料可用于水处理，包括海高分子分离膜材料可用于气体分离，如氧性、气体渗透性等优异性能，在分离领域水淡化、污水处理、废水处理、饮用水处气、氮气、氢气等气体的分离和提纯具有广泛的应用前景理等结语功能高分子材料在现代科技领域发挥着越来越重要的作用展望未来，功能高分子材料的研究和应用将更加深入，为人类社会发展贡献更大的力量。