導(dǎo)語：如何才能寫好一篇高分子材料的特征，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：功能高分子材料；研究現(xiàn)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(zhì)、信息及能量作用的高分子和高分子復(fù)合材料。這使得功能高分子材料不僅具有原來的力學(xué)性能，同時還兼具如光敏性、導(dǎo)電性、化學(xué)反應(yīng)活性、生物相容性、選擇分離性、能量轉(zhuǎn)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(dǎo)、導(dǎo)電、磁化等功能；②化學(xué)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(yīng)性等；④介于化學(xué)、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(lǐng)域的廣泛重視，特別是其不可替代的諸多特性都為很多領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步提供了基礎(chǔ)和前提，甚至已經(jīng)因此而誕生出了一批先進(jìn)的、符合社會發(fā)展潮流的新產(chǎn)品。因此，當(dāng)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(lǐng)域嚴(yán)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(xiàn)狀分析

目前針對功能高分子材料的研究和應(yīng)用現(xiàn)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(yīng)型功能應(yīng)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(yīng)用主要體現(xiàn)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(yīng)用能通過對光的吸收、儲存、傳輸、以及轉(zhuǎn)換功能，實(shí)現(xiàn)對光能的有效利用。例如，目前已經(jīng)能夠通過光功能高分子材料的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)光傳導(dǎo)來幫助植物的光合作用。此外，運(yùn)用光功能高分子材料實(shí)現(xiàn)手機(jī)的太陽能充電也已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。

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(dǎo)電性能外，其電導(dǎo)率還能根據(jù)應(yīng)用狀況的不同，在半導(dǎo)體、金屬態(tài)和絕緣體的范圍進(jìn)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(dāng)前的工業(yè)領(lǐng)域中也被廣泛的應(yīng)用。

3.生物功能高分子材料

生物功能高分子材料在生物領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)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(wǎng)膜植入物、腦積水引流裝置等）以及人體義肢等。

4.反應(yīng)型功能高分子材料

這種高分子材料是一種具備很強(qiáng)化學(xué)活性的高分子材料，能夠有效的促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)。它是通過對構(gòu)建高分子骨架，并將小分子反應(yīng)活性物質(zhì)通過離子鍵、共價鍵、配位鍵或物理吸附作用進(jìn)行骨架填充，以實(shí)現(xiàn)高分子功能才能的強(qiáng)化化學(xué)合成與化學(xué)反應(yīng)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(jīng)濟(jì)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(shù)的不斷完善。新型功能高分子材料必然在我們的尖端科學(xué)及日常生產(chǎn)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(fù)合高分子材料

目前，功能高分子材料正逐步由均質(zhì)材料向著復(fù)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(fù)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(qiáng)或增韌作用的高聚物，再通過將多相物復(fù)合成一體，就形成了新的復(fù)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(yīng)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(lǐng)域，都需要各種高性能的復(fù)合高分子材料。

2.環(huán)境友好型高分子材料

經(jīng)濟(jì)的粗放發(fā)展，給整個地球h境都帶來了深重的災(zāi)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(dāng)前，生物降解技術(shù)和環(huán)境友好型高分子材料技術(shù)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(mào)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(chǎn)品中的應(yīng)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(chǎn)權(quán)的生物降解技術(shù)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(yīng)，幫助材料進(jìn)行生物降解。這種高分子材料目前研究的重點(diǎn)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(yīng)用主要在軍事領(lǐng)域，其也是當(dāng)前各國的尖端軍事技術(shù)的研究方向之一。以往的隱身材料多采用超微粒子和細(xì)微粉，實(shí)踐證實(shí)，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(dá)到隱身的目的。但是，由于材料制備復(fù)雜，且雷達(dá)技術(shù)的日益發(fā)展，給隱身技術(shù)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(zhì)量更輕、功能更多以及頻帶更寬的方向發(fā)展。

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關(guān)鍵字：新型高分子材料；高分子材料應(yīng)用；新型高分子材料的開發(fā)

引言：

高分子材料是指由相對分子質(zhì)量較大的化合物分子構(gòu)成的材料。按其來源，高分子材料可分為天然，合成，半合成材料，包括了塑料，合成纖維，合成橡膠，涂料，粘合劑和高分子基復(fù)合材料。從1907年高分子酚醛樹脂的出現(xiàn)以來，高分子材料因其普遍具有許多金屬和無機(jī)材料所無法取代的優(yōu)點(diǎn)而獲得迅速的發(fā)展。然而，現(xiàn)在大規(guī)模生產(chǎn)的還只是在尋常條件下能夠使用的高分子物質(zhì)，即通用高分子。它們存在著機(jī)械強(qiáng)度和剛性差、耐熱性低等缺點(diǎn)，而現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展對高分子材料提出了更高的要求。于是新型高分子材料的開發(fā)與應(yīng)用尤為重要。納米、導(dǎo)電、生物醫(yī)用、生物可降解、耐高溫、高強(qiáng)度、高模量、高沖擊性、耐極端條件等高性能的新型高分子材料的開發(fā)與應(yīng)用不但能解決現(xiàn)階段的高分子材料所面臨的問題，而且也將積極地推動高分子材料向功能化、智能化、精細(xì)化方向的發(fā)展。與此同時，我國十二五計劃也將高分子材料的開發(fā)研究納入了其中，作為其重要研究方向之一的新型高分子材料的開發(fā)研究必將會極大地推動我國材料技術(shù)的發(fā)展。

一、簡述高分子材料

1.高分子材料

高分子材料（macromolecular material），以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料?；境煞譃榫酆衔铮蛞云浜械木酆衔锏男再|(zhì)為其主要性能特征的材料。高分子材料是由相對分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，通常分子量大于10000，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合體。

2.國內(nèi)外高分子材料開發(fā)現(xiàn)狀

高分子材料與金屬材料和無機(jī)非金屬材料共同構(gòu)成了應(yīng)用性材料科學(xué)的最重要的三個領(lǐng)域。高分子材料憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢占領(lǐng)了巨大的市場。

世界高分子材料工業(yè)正在高速地發(fā)展著。世界合成樹脂量從1950年的1.5M工增長到2005年的212M工，每年大概以5%的增長率在迅速地增長?，F(xiàn)在塑料的產(chǎn)量早已超過了木材和水泥等結(jié)構(gòu)材料的總產(chǎn)量。合成橡膠的產(chǎn)量也已超過了天然橡膠，而合成纖維的年產(chǎn)量在上個世紀(jì)80年代就已經(jīng)達(dá)到了棉花、羊毛等天然和人造纖維的2倍。對于我國而言，目前我國是世界上最大的樹脂進(jìn)口國，每年進(jìn)口的樹脂數(shù)量大約是世界樹脂總貿(mào)易的25%到30%。我國的樹脂合成工業(yè)正高速地發(fā)展當(dāng)中，樹脂合成能力也在飛速地提高中。然而與西方發(fā)達(dá)國家仍然存在著差距。

3.開發(fā)新型高分子材料的重要意義和途徑

自上世紀(jì)30年代高分子材料的出現(xiàn)開始到現(xiàn)代，世界工業(yè)科學(xué)不再只是滿足與對基礎(chǔ)高分子材料的開發(fā)研究，從90代開始，科學(xué)家們就將注意力集中到了高功能，高智能的高分子材料開發(fā)上?，F(xiàn)代工業(yè)對于新型高分子材料的需求日益強(qiáng)烈。像納米高分子材料，通常是將納米微粒與聚合物基材進(jìn)行復(fù)合，利用其特殊性質(zhì)來開發(fā)新產(chǎn)品，這比研究全新的聚合物材料投資少，周期短，生產(chǎn)成本低。與普通改性材料不同，納米粒子具有特殊的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)等，這些效應(yīng)的綜合作用導(dǎo)致了改性后的高分子材料具有特殊性能。比如，納米粒子巨大的比表面積產(chǎn)生的表面效應(yīng)，可使經(jīng)納米粒子改性后的高分子材料的機(jī)械性能、熱傳導(dǎo)性、觸媒性質(zhì)、破壞韌性等均與一般材料不同，有的材料還具有了新的阻燃性和阻隔性。

新型高分子材料的開發(fā)主要是集中在制造工藝的改進(jìn)上，以提高產(chǎn)品的性能，減少環(huán)境的污染，節(jié)約資源。就目前而言，合成樹脂新品種、新牌號和專用樹脂仍然層出不窮，以茂金屬催化劑為代表的新一代聚烯烴催化劑開發(fā)仍然是高分子材料技術(shù)開發(fā)的熱點(diǎn)之一。在開發(fā)新聚合方法方面，著重于陰離子活性聚合、基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合和微乳液聚合的工業(yè)化。在第二次世界大戰(zhàn)中發(fā)展起來的高分子復(fù)合技術(shù)，以及出現(xiàn)于50年代的高分子合金化技術(shù)后。新的復(fù)合技術(shù)和合金化技術(shù)層出不窮。新型高分子材料的開發(fā)，不但能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展對于材料工業(yè)的高要求，更能夠促進(jìn)能源與資源的節(jié)約，減少環(huán)境的污染，提高生產(chǎn)能力，更能體現(xiàn)出現(xiàn)代科技的高速發(fā)展。

二、新型高分子材料的應(yīng)用

現(xiàn)代高分子材料是相對于傳統(tǒng)材料如玻璃而言是后起的材料，但其發(fā)展的速度應(yīng)用的廣泛性卻大大超越了傳統(tǒng)材料。高分子材料既可以用于結(jié)構(gòu)材料，也可以用于功能材料。

現(xiàn)階段新型高分子材料大致包括高分子分離膜，高分子磁性材料，光功能高分子材料，高分子復(fù)合材料這幾大類：

第一，高分子分離膜是用高分子材料制成的具有選擇透過的半透性薄膜。采用這樣的薄膜，以壓力差、溫度梯度、濃度梯度或電位差為動力，與以往傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比，更加的省能、高效和潔凈等，被認(rèn)為是支撐新技術(shù)革命的重大技術(shù)。

第二，高分子磁性材料是磁與高分子材料相結(jié)合的新的應(yīng)用。早期磁性材料具有硬且脆，加工性差等缺點(diǎn)。將磁粉混煉于塑料或橡膠中制成的高分子磁性材料，這樣制成的復(fù)合型高分子磁性材料，比重輕、容易加工成尺寸精度高和復(fù)雜形狀的制品，還能與其它元件一體成型等。

第三，光功能高分子材料，是指能夠?qū)膺M(jìn)行透射、吸收、儲存、轉(zhuǎn)換的一類高分子材料。目前，這一類材料已有很多，應(yīng)用也很廣泛。

第四，高分子復(fù)合材料是指高分子材料和不同性質(zhì)組成的物質(zhì)復(fù)合粘結(jié)而成的多相材料。高分子復(fù)合材料最大優(yōu)點(diǎn)具有各種材料的長處，如高強(qiáng)度、質(zhì)輕、耐溫、耐腐蝕、絕熱、絕緣等性質(zhì)。

這些新型的高分子材料在人類社會生活，工業(yè)生產(chǎn)，醫(yī)藥衛(wèi)生和尖端技術(shù)等方方面面都有著廣泛的應(yīng)用。例如，在生物醫(yī)用材料界上，研制出的一系列的改性聚碳酸亞丙酯（PM-PPC）新型高分子材料是腹壁缺損修復(fù)的高效材料：在工業(yè)污水的處理上，在不添加任何藥劑的情況下，利用新型高分子材料物理法除去油田中的污水：開發(fā)的聚酰亞胺等熱固性樹脂及苯乙烯、聚丙烯等熱塑性樹脂復(fù)合材料，這些材料比強(qiáng)度和比模量比金屬還高，是國防、尖端技術(shù)方面不可缺少的材料；同樣，在藥物傳遞系統(tǒng)中應(yīng)用新型高分子材料，在藥劑學(xué)中應(yīng)用，在包轉(zhuǎn)材料中的應(yīng)用等等。新型高分子材料已經(jīng)滲透于人類生活的各個方面。

三、綜述

材料是人類用來制造各種產(chǎn)品的物質(zhì)，是人類生活和生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是一個國家工業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和標(biāo)志。作為材料重要組成部分的高分子材料隨著時代的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，越來越能影響人類的生活。新型高分子材料的不斷開發(fā)像納米技術(shù)、熒光技術(shù)、導(dǎo)電技術(shù)、生物技術(shù)等的實(shí)施必將使得高分子材料在工業(yè)化的應(yīng)用中不斷進(jìn)步。區(qū)別于我們已經(jīng)開發(fā)研究成熟的一些傳統(tǒng)材料，高分子材料的研究開發(fā)存在著無窮的潛力。正如一些科學(xué)家預(yù)言的那樣，新型高分子材料的開發(fā)將有可能會帶來現(xiàn)代材料界的一次重大革命。

參考文獻(xiàn)：

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[3]趙利利，論新型高分子材料的開發(fā)與應(yīng)用[J]，科技致富向?qū)В?011.（02）.

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【關(guān)鍵詞】高分子材料成型加工 教學(xué)改革 課程設(shè)計

【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）14-0010-02

在高分子科學(xué)的學(xué)科構(gòu)架中，形成了高分子化學(xué)、高分子物理、高分子工程三個基礎(chǔ)性分支學(xué)科，以及功能高分子及高分子新材料兩個綜合性研究領(lǐng)域。高分子材料成型加工屬于高分子工程研究的范疇，高分子工程的主要研究線索是，研究在外場（剪切力、振動力、溫度、壓力等）作用下，高分子的鏈運(yùn)動、相態(tài)及結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律和控制條件，從而發(fā)展聚合物成型的新方法和新技術(shù)。

高分子材料是材料領(lǐng)域的后起之秀，它具有許多其他材料不可比擬的突出性能，在尖端技術(shù)、國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域已成為不可缺少的材料。大多數(shù)高分子材料需要經(jīng)過成型加工才能形成制品，無論金屬、陶瓷、玻璃還是天然材料，沒有哪一種材料能像高分子材料那樣，其最終結(jié)構(gòu)與性能都強(qiáng)烈依賴于加工過程。高分子材料加工過程是控制聚合物制品結(jié)構(gòu)和性能的中心環(huán)節(jié)，內(nèi)容涉及高分子物理、高分子化學(xué)、聚合物流變學(xué)、機(jī)械、計算機(jī)模擬等多學(xué)科，其任務(wù)是了解高分子材料的加工特性，確定最適宜加工條件，制取最佳性能產(chǎn)品，為合成具有預(yù)期性能的高分子材料提供理論依據(jù)。

高分子材料成型加工是高分子材料與工程專業(yè)最重要的專業(yè)核心課程之一。高分子材料成型加工的工程本質(zhì)決定了它是一門多學(xué)科交叉、科學(xué)與工程緊密結(jié)合的學(xué)科。為使學(xué)生建立起大工程的觀點(diǎn)，理解其精髓，本課程的講授會涉及以上諸多學(xué)科的內(nèi)容，要使學(xué)生在有限的學(xué)時內(nèi)掌握這門課的基本內(nèi)容，并且通過對高分子材料成型加工課程的學(xué)習(xí)，具有高分子材料及其制品設(shè)計、生產(chǎn)和研究的科學(xué)思維以及創(chuàng)新研究素質(zhì)，無論對授課老師還是學(xué)生而言都是一個新的挑戰(zhàn)。筆者結(jié)合自身講授高分子材料成型加工課程的教學(xué)實(shí)踐，在課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面提出以下幾點(diǎn)看法。

一 加強(qiáng)課程的橫向聯(lián)系

高分子材料的生產(chǎn)有三大關(guān)鍵要素：適宜的材料組成、正確的成型加工方法、配套的成型機(jī)械及成型模具。要生產(chǎn)出一個有使用價值，能夠利用現(xiàn)有成型設(shè)備進(jìn)行加工的高分子材料制品，必須同時滿足以上三個要素。高分子材料生產(chǎn)三個要素之間相互聯(lián)系、相互影響，是一個不可分割的有機(jī)整體。從這個意義上來看，高分子材料成型加工與成型機(jī)械的聯(lián)系應(yīng)是非常密切的。

高分子材料成型加工與高分子材料成型機(jī)械是高分子材料與工程專業(yè)的兩門專業(yè)基礎(chǔ)課，這兩門課程在本質(zhì)上有密切的聯(lián)系，高分子材料成型加工課程包括原材料樹脂、助劑、配方設(shè)計、成型設(shè)備、成型模具、工藝條件及控制等方面，高分子材料成型設(shè)備課程主要講述不同加工方法所采用的成型設(shè)備，如開煉機(jī)、密煉機(jī)、擠出機(jī)、注塑機(jī)、壓延機(jī)、中空吹塑機(jī)等，從其包括的課程內(nèi)容看，成型加工和成型機(jī)械相互滲透、相互聯(lián)系，也有交叉重疊的內(nèi)容，因此有必要對這兩門課程的教學(xué)內(nèi)容從整體的高度重新進(jìn)行規(guī)劃。

在這個原則的指導(dǎo)下，教師在教學(xué)中可以按照原材料、設(shè)備、工藝這三大要素組織教學(xué)內(nèi)容，從而把兩門課的知識點(diǎn)有機(jī)地融合起來，加強(qiáng)課程的橫向聯(lián)系，打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的大工程觀。如在講授聚氯乙烯（PVC）管材擠出成型工藝這部分內(nèi)容時，教師首先講授擠出所用的原材料配方（PVC樹脂、各種助劑），由于PVC樹脂牌號眾多，不同牌號的樹脂制備方法不同，樹脂的性能也不同，在加工過程中所選用的工藝也會有所差異，因此，教師在開始講授成型工藝時，有必要使學(xué)生具備原材料選擇這個意識。然后介紹管材成型所需的設(shè)備（包括擠出機(jī)類型、機(jī)頭口模、螺桿結(jié)構(gòu)、螺桿組合、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輔機(jī)）。如在講解螺桿時，可分析各種螺桿結(jié)構(gòu)參數(shù)對成型加工的影響，各種不同混合、混煉元件的螺桿組合所具有的加工特性，并結(jié)合PVC管材生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，講解生產(chǎn)PVC管材所用螺桿的選用原則。在講解擠出機(jī)機(jī)頭口模時，可將機(jī)頭口模流道的設(shè)計、口模類型等涉及成型機(jī)械的內(nèi)容引入課堂中，使學(xué)生掌握有關(guān)機(jī)頭口模設(shè)計的基本原則。最后，講授PVC管材生產(chǎn)的工藝條件及控制方法（螺桿轉(zhuǎn)速、牽引速度、擠出機(jī)及機(jī)頭溫度）及其對制品性能的影響。

教學(xué)內(nèi)容改革是21世紀(jì)高等教育教學(xué)改革的重點(diǎn)，將高分子材料成型加工與成型機(jī)械有機(jī)結(jié)合起來，重新組織課程內(nèi)容既有利于教師的教學(xué)與學(xué)生的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)理論教學(xué)的課堂教學(xué)效果，同時節(jié)約下來的理論教學(xué)課時可用于實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新意識，提高在社會上的競爭力，也符合高分子材料加工行業(yè)對本專業(yè)畢業(yè)生所提出來的越來越高的要求。

二 按課程主線組織教學(xué)內(nèi)容

本課程以“材料―成型加工―制品性能”這條高分子材料成型加工的主線組織教學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)了解和掌握高分子材料、成型加工工藝、制品性能三者的關(guān)系；材料的不同與成型加工方法的關(guān)系；同樣的材料用不同的加工工藝方法或加工工藝條件，所得制品的性能為何不同；制品的性能

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* 基金項(xiàng)目：廣東石油化工學(xué)院教育科學(xué)研究基金項(xiàng)目

與材料本身的性質(zhì)有何關(guān)系等，強(qiáng)調(diào)了成型加工對制品性能的重要性，即高分子材料最終的結(jié)構(gòu)與性能強(qiáng)烈依賴于加工過程這一獨(dú)特之處，這是本課程的主題思想――高分子材料的工程特征，教師在教學(xué)過程中，將這一主題思想貫徹始終是本課程教學(xué)的首要目標(biāo)。

在教學(xué)過程中，任課教師應(yīng)將高分子科學(xué)基礎(chǔ)理論與實(shí)際生產(chǎn)和日常用品的例子相結(jié)合，與學(xué)生進(jìn)行分析和討論，啟發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中牢牢抓住本課程的主題思想。對于聚合物來說，具體結(jié)構(gòu)決定了它的性能，同一種鏈結(jié)構(gòu)的聚合物，由于成型加工條件的不同，分子鏈的排列與堆砌方式會有所不同，從而形成不同的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，聚集態(tài)結(jié)構(gòu)不同，制品性能也大不相同。如生產(chǎn)聚丙烯注塑件時，聚丙烯注塑制品最終的物理性能不僅與本身分子量和結(jié)晶性等有關(guān)，而且與注射工藝條件的控制有關(guān)。不同的工藝條件導(dǎo)致聚丙烯具有不同的微觀結(jié)構(gòu)，而微觀結(jié)構(gòu)又直接影響聚丙烯注塑制品的強(qiáng)度、韌性、硬度以及成型加工等性能。如聚丙烯注塑件的光學(xué)性能會受到注射成型條件的影響，聚丙烯注塑件在冷卻過程中，由于塑件不同部位的溫度場、應(yīng)力場的分布不同，從而會造成注塑件內(nèi)不均勻的體積收縮和密度分布，因此嚴(yán)重影響了塑件的光學(xué)性能和力學(xué)性能。這些例子很好地體現(xiàn)了“高分子材料―成型加工―制品性能”這條高分子材料成型加工的主線。

三 對教學(xué)方法進(jìn)行改革

1.多媒體教學(xué)

高分子材料成型加工屬于專業(yè)技術(shù)課，教學(xué)內(nèi)容具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，許多內(nèi)容涉及成型機(jī)械的結(jié)構(gòu)以及具體的操作過程，在學(xué)生大多缺少實(shí)際感性認(rèn)識的情況下，單純依靠文字的板書進(jìn)行課堂教學(xué)，學(xué)生難以理解，教學(xué)效果不理想。因此，課堂講授可借鑒國內(nèi)一些院校的聚合物成型加工精品課程網(wǎng)站的教學(xué)資源來制作多媒體課件，通過結(jié)合所用的教材，有選擇性地將多媒體動畫仿真和圖片資料補(bǔ)充到電子課件中，不斷修改完善課件內(nèi)容，增加課堂信息量，提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為了加深學(xué)生對實(shí)際生產(chǎn)過程各種機(jī)械設(shè)備、操作工藝的認(rèn)識，教師可通過收集各種高分子材料成型加工廠的生產(chǎn)視頻，然后在課堂上進(jìn)行播放講解，可增加學(xué)生對高分子材料成型加工工藝的感性認(rèn)識。如在講薄膜的中空吹塑時，大多數(shù)學(xué)生對旋轉(zhuǎn)機(jī)頭的工作方式比較陌生，筆者通過給學(xué)生播放帶有旋轉(zhuǎn)機(jī)頭口模的中空吹塑生產(chǎn)過程，學(xué)生在錄像中可以很直觀地看到旋轉(zhuǎn)機(jī)頭在工作中的運(yùn)行情況，以及旋轉(zhuǎn)機(jī)頭如何調(diào)整薄膜厚度的工作原理，這些都使學(xué)生感受到課本的理論知識并不是枯燥的，它來源于生產(chǎn)實(shí)際，并對生產(chǎn)實(shí)際起到指導(dǎo)作用。

除了在課堂上引入多媒體課件外，教師還可向?qū)W生推薦一些著名的專業(yè)網(wǎng)站，包括美國塑料工程師學(xué)會（SPE）、美國塑料工業(yè)協(xié)會（SPI）、中國注塑技術(shù)論壇、聚合物技術(shù)網(wǎng)等，鼓勵學(xué)生了解加工工程的前沿發(fā)展，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.案例教學(xué)

為了提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，經(jīng)常以日常生活中常用高分子材料制品進(jìn)行案例教學(xué)，幫助學(xué)生認(rèn)知高分子材料成型加工的整個過程，如日常用到的筆記本外殼、空調(diào)外殼、排水管、薄膜、泡沫塑料、汽車輪胎等，啟發(fā)學(xué)生去思考，然后進(jìn)行討論，針對常用制品分析所用的原材料、成型方法和工藝，使學(xué)生在看得見、摸得著的實(shí)例中體會所學(xué)知識，這樣的教學(xué)方法提升了學(xué)生學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果。在實(shí)際教學(xué)中，教師可給學(xué)生提供一些案例，如某個工廠某批次的注射件出現(xiàn)了應(yīng)力開裂現(xiàn)象，試讓學(xué)生討論分析其中的原因，并提出解決方案。通過課堂討論，學(xué)生從這一案例中可學(xué)到包括原材料、成型方法、成型工藝條件（溫度、壓力）、制品性能（應(yīng)力開裂）在內(nèi)的許多知識點(diǎn)，很好地將高分子材料基礎(chǔ)理論與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，學(xué)生可以充分理解“高分子材料―成型加工―制品性能”這一課程的主題思想。

3.課程設(shè)計

作為大工程觀教育理念的一部分，培養(yǎng)具有敏銳工程師意識的學(xué)生是工科教學(xué)的一個重要目標(biāo)，高分子材料成型加工課程作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，可為學(xué)生將來走進(jìn)企業(yè)站穩(wěn)腳跟打下良好的基礎(chǔ)，因此，在教學(xué)中引入項(xiàng)目教學(xué)的理念，讓學(xué)生利用各種校內(nèi)外的資源及自身的經(jīng)驗(yàn)，通過完成給定的工作任務(wù)來獲得知識與技能。本專業(yè)的課程設(shè)計是以高分子材料生產(chǎn)流程為主線，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

設(shè)計內(nèi)容可以典型的通用高分子材料（如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等）的生產(chǎn)任務(wù)為依托建構(gòu)、設(shè)計出一個高分子材料產(chǎn)品生產(chǎn)項(xiàng)目（包括廠址的選擇、原料選擇、配方設(shè)計、高分子材料加工方法、設(shè)備的選型以及生產(chǎn)成本的核算等）。它有效地解決了傳統(tǒng)教學(xué)中理論與實(shí)踐相脫離的弊端，使理論教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容通過課程設(shè)計緊密地結(jié)合在一起。在設(shè)計的過程中，學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)查找大量的資料、數(shù)據(jù)，通過到企業(yè)調(diào)查，掌握了許多第一手資料，在這個過程學(xué)生可以概括性地知道所學(xué)專業(yè)的主要工作內(nèi)容及其在整個生產(chǎn)過程中所起的作用。

四 結(jié)束語

高分子材料成型加工是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)課程。結(jié)合該門課程自身的特點(diǎn)，通過采取加強(qiáng)課程間的聯(lián)系，抓住課程主線教學(xué)、改革教學(xué)方法等措施，力圖改變該課程課堂講授效果不高、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性普遍較低等現(xiàn)象。

在不斷深化教學(xué)改革的過程中，要想使學(xué)生學(xué)有所得、融會貫通，首先應(yīng)提高學(xué)生在高分子材料產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)和研究等方面的綜合應(yīng)用能力，從而培養(yǎng)具有卓越工程師意識的高分子材料專業(yè)技術(shù)人才。

參考文獻(xiàn)

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[2]胡杰、袁新華、曹順生.《高分子材料成型加工》課程教學(xué)中的幾點(diǎn)思考[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010（4）

[3]李寶銘、張星、鄭玉嬰.高分子材料成型與加工課程建設(shè)初探[J].化工高等教育，2010（3）：39～41

篇4

關(guān)鍵詞：可降解高分子材料；光降解；生物降解；光-生物降解

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活節(jié)奏的加快，塑料飯盒、塑料袋等一次性產(chǎn)品開始頻繁出現(xiàn)在人們的日常生活中，它們在給人們的生活帶來便利的同時，也因其非自然降解性造成了極大的環(huán)境問題，即“白色污染”?！鞍咨廴尽奔仁且环N視覺污染，也會影響土壤、空氣、水體等的質(zhì)量，因此努力合成并推廣使用可降解高分子材料成為當(dāng)務(wù)之急。按照降解機(jī)理，可降解高分子材料可分為光降解高分子材料、生物降解高分子材料和光-生物雙降解高分析材料三大類。

1.光降解高分子材料

光降解高分子材料的特征是含有光敏基團(tuán)，可吸收紫外線發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，在太陽光的照射下，發(fā)生分子鏈的斷裂和分解，由大分子變成小分子。

向塑料基體中加入光敏劑是目前使用比較多的制備光降解塑料的方法。光降解引發(fā)劑可以是過渡金屬的各種化合物，如：鹵化物、脂肪酸鹽、酯、多核芳香族化合物等。很多學(xué)者都發(fā)現(xiàn)TiO2對聚丙烯的光降解有明顯的催化作用，等人［1］分析了加有銳鈦礦型納米二氧化鈦的聚丙烯纖維在人工加速紫外光降解和自然光降解過程中拉伸斷裂伸長率和表面形態(tài)的變化情況，得出銳鈦礦型納米TiO2可作為聚丙烯的一種高效光敏劑的結(jié)論。除了TiO2，還有很多其它光敏劑，如硬脂酸鈰、硬脂酸鐵、N,N-二丁基二硫代氨基甲酸鐵、硬脂酸錳等均對聚乙烯薄膜有顯著的光敏化作用效果。

在高分子中添加光敏劑制得改性高分子雖然能降解，但只是部分降解，而化學(xué)合成的羰基聚合物、Et/CO等，則能完全降解。一氧化碳和烯烴的交替共聚產(chǎn)物——聚酮，因?yàn)榉肿渔溨泻写罅恳酝问酱嬖诘聂驶?，容易在紫外光的照射下發(fā)生光降解，羰基鍵附近的碳鏈斷裂生成酮類、烯類及一氧化碳等低分子物質(zhì)并返回到物質(zhì)循環(huán)圈中，不存在環(huán)境污染，是一種新型的環(huán)境友好材料［2］。且有實(shí)驗(yàn)證明，分子量大、結(jié)晶度低的聚酮光降解性能更好。

2.生物降解高分子

生物降解材料包含完全生物降解高分子和生物破壞性高分子，前者是指在微生物作用下，在一定時間內(nèi)能完全分解成二氧化碳和水的化合物；而后者在微生物作用下，僅能被分解成散落碎片。

2.1 淀粉降解塑料

淀粉是天然高分子化合物，具有可再生、價格便宜、生物降解性等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來研究的熱點(diǎn)。淀粉降解塑料泛指組成中含有淀粉或其衍生物的塑料，發(fā)展至今已經(jīng)過了四個時期：填充型淀粉塑料，光/生物雙降解型塑料，共混型塑料和全淀粉熱塑性塑料。

填充型淀粉塑料一般是烯烴類聚合物中加入廉價的淀粉作為填充劑，其中淀粉含量在10%30%，僅淀粉能降解，被填充的PE、PVC等塑料需要幾百年才能達(dá)到完全生物降解。光/生物雙降解型是由光敏劑、淀粉、合成樹脂及少量助劑等制成，其降解機(jī)理是先降解的淀粉可使高聚物母體變得疏松，增大表面/體積比，同時光敏劑、促氧劑等物質(zhì)被光、熱、氧引發(fā)，發(fā)生光氧化和自氧化作用，導(dǎo)致高聚物分子量下降并被微生物消化［3］。接下來人們發(fā)現(xiàn)，通過共混能解決淀粉粘性高、抗?jié)裥缘图芭c一些聚合物不相容等缺點(diǎn)，于是開始將淀粉與聚烯烴類等一些不可降解聚合物混合來提高淀粉的強(qiáng)度，但這類產(chǎn)品不能完全降解；后來便試圖將其與PCL、PEG等可降解聚合物共混，制得了很多可完全降解材料。全淀粉熱塑性塑料含淀粉70%-90%,其余組成是一些可光降解的加工助劑，使用后能在環(huán)境中完全降解，但天然淀粉不具有熱塑性，必須先利用物理場作用使其分子結(jié)構(gòu)無序化后才能在塑料機(jī)械中加工成型。

2.2 化學(xué)合成型生物降解高分子［4］

酯基在自然界中容易被微生物或酶分解，所以常采用含有酯基結(jié)構(gòu)的脂肪族聚酯來合成生物降解高分子材料，工業(yè)化的有聚乳酸和聚己內(nèi)酯。

聚乳酸是以淀粉、糖蜜等為原料，發(fā)酵制得的易生物降解的熱塑性材料，因乳酸存在一個羥基和一個羧基，可通過縮聚反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成低分子量聚酯，再通過選擇適宜的聚合條件來合成目標(biāo)分子量的聚合物。聚乳酸具有良好的生物可降解性、相容性、透明性、機(jī)械性能及物理性能等，被視為新世紀(jì)最有發(fā)展前途的新型包裝材料。聚己內(nèi)酯也是脂肪族聚酯中應(yīng)用較為廣泛的一種可降解高分子材料，通過己內(nèi)酯的開環(huán)聚合制得，是一種半結(jié)晶型聚合物，室溫下為橡膠態(tài)，具有很好的柔韌性、加工性和生物相容性，土壤中掩埋一年后能被微生物降解掉95%左右，降解產(chǎn)物是二氧化碳和水，被認(rèn)為是環(huán)境友好包裝材料。

2.3微生物合成的完全生物降解高分子［21-26］

微生物合成高分子材料是通過用葡萄糖或淀粉類喂養(yǎng)，微生物在體內(nèi)發(fā)酵合成的一類有機(jī)高分子材料，主要包括微生物多糖、微生物聚酯和聚氨基酸等。

γ-聚谷氨酸就是利用微生物發(fā)酵生成的一種多功能生物高分子，具有生物相容性、可降解、無毒副作用等特性，可用于制備高吸水性樹脂,作為一種治療骨質(zhì)疏松的重要載體、藥物緩釋材料,吸附重金屬等，具有廣泛的應(yīng)用前景［5］。聚羥基脂肪酸酯是一類由很多細(xì)菌在非平衡生長條件（如缺氧、磷等）下合成的線性聚酯，可作為碳源和能源的貯藏性物質(zhì)，增強(qiáng)細(xì)菌的生存能力，在自然界中可被微生物和特定的酶降解為二氧化碳和水，并且具有熱可塑性、生物可再生、生物相容性、光學(xué)異構(gòu)性等，可作為生物醫(yī)用材料、日常消費(fèi)用塑料制品、生物可降解包裝材料、生物能源，已成為可降解生物材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

3.光/生物雙降解高分子材料

顧名思義，光/生物雙降解高分子材料同時具有光、生物雙降解功能，將光降解機(jī)理與生物降解機(jī)理結(jié)合起來，可以使二者優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)，達(dá)到更好的降解效果。其制備方法主要是在通用高分子材料中添加光敏劑、自動氧化劑、抗氧劑和生物降解助劑等。目前研究比較多的有淀粉和光敏劑光降解樹脂合成的光/生物雙降解淀粉塑料及可控降解劑共混改性法制得的改性可控光/生物雙降解聚丙烯纖維制品等。光/生物雙降解淀粉塑料前面已提過，此處不再贅述，而可控雙降解聚丙烯纖維制品憑借著其可控降解性、存放性、無毒性等眾多優(yōu)點(diǎn)，必將具有巨大的發(fā)展前景。

4.結(jié)語

隨著“白色污染”的日益加重和石油資源的日益枯竭，加大對高分子廢棄物的回收利用率和研制出高效的降解技術(shù)都是有效的解決途徑，但只有研究出可自然降解的高分子材料才能從根本上解決這些問題，且光-生物雙降解高分子材料憑借著其獨(dú)特的優(yōu)勢將會成為今后的研究重點(diǎn)之一。(作者單位：鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院)

參考文獻(xiàn)：

［1］ ，嚴(yán)玉蓉，趙耀明.納米二氧化鈦催化光降解聚丙烯纖維的研究［J］.合成材料老化與應(yīng)用，2005,34（1）：8-12.

［2］ 鄒麗萍.綠色高分子材料聚酮的合成研究［D］.昆明：昆明理工大學(xué)，2007:1-5.

［3］ 范良兵.淀粉降解塑料的制備及性能的研究［D］.廣東：華南理工大學(xué)，2010:1-8.

篇5

【關(guān)鍵詞】生物降解；天然；高分子；藥物緩釋

近年來，高分子材料被越來越多地應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域，其中尤以可生物降解高分子材料最為引人關(guān)注。這類材料不僅具備可生物降解性和生物相容性，還能在體內(nèi)降解成小分子化合物，從而被基體代謝、吸收或排泄，對人體無毒副作用[1]。生物降解高分子材料被廣泛用于藥物緩釋載體、醫(yī)用手術(shù)縫合線、骨內(nèi)固定材料、組織工程材料等，其中尤以用作藥物緩釋載體的研究最為廣泛而深入。

藥物緩釋就是將小分子藥物與高分子載體以物理或化學(xué)方法結(jié)合，在體內(nèi)通過擴(kuò)散、滲透等方式，將小分子藥物以適當(dāng)?shù)臐舛瘸掷m(xù)的釋放出來。藥物緩釋體系有利于提高藥物療效、降低毒副作用，使藥物能在指定時間內(nèi)按預(yù)定的速度釋放到指定的部位，使藥物在體內(nèi)能夠保持有效濃度，減小或消除副作用[2]。目前，用于充當(dāng)藥物緩釋載體的生物降解高分子材料主要包括天然高分子與合成高分子兩大類。本文主要綜述了天然生物降解高分子材料在藥物緩釋領(lǐng)域的應(yīng)用，并將其分為以下幾類：

1、蛋白質(zhì)類

（1）絲素蛋白

絲素蛋白是一種源于蠶絲的天然高分子材料，其性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、廉價易得，具有良好的生物降解性和生物相容性。目前，絲素蛋白作為藥物緩釋載體的研究主要集中于絲素微球、絲素凝膠以及絲素膜三類。

絲素蛋白與其他天然高分子材料可以復(fù)合制得緩釋微球/微囊。韓龍龍等[3]研究了絲素蛋白-海藻酸鹽緩釋微膠囊的結(jié)構(gòu)和釋藥性能。研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合微囊中的絲素蛋白與海藻酸鹽分子間有靜電和氫鍵作用，交聯(lián)劑戊二醛對微囊外層的絲素蛋白也有交聯(lián)固化作用，使得絲素蛋白與藥物間的物理交聯(lián)作用加強(qiáng)，藥物包封率提高。

水凝膠藥物釋放系統(tǒng)中，藥物通常以包埋或吸附的方式固定在凝膠中。當(dāng)環(huán)境（如溫度、pH值或離子強(qiáng)度等）改變時，凝膠表面的孔洞變大，藥物便能從孔洞中釋放出來[4]。盧敏等[5]制備出具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的絲素蛋白/聚氨酯（SF/PU）水凝膠。通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察到SF/PU水凝膠具有多孔結(jié)構(gòu)，藥物釋放時間達(dá)到10h以上。馬曉曄等[6]通過自由基聚合的方法合成制備了自膨脹PAAS-SF semi-IPN水凝膠（聚丙烯酸鈉-絲素半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠），發(fā)現(xiàn)隨著水凝膠中絲素蛋白含量的增加，凝膠的膨脹率增大，壓縮強(qiáng)度減小，藥物釋放速率加快。

絲素蛋白膜是一種多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的天然聚氨基酸膜。吳莉[7]以鹽酸利多卡因?yàn)槟Ｐ退幬?，絲素蛋白為膜材，制備了鹽酸利多卡因絲素蛋白雙層膜。實(shí)驗(yàn)證明，雙層絲素膜比單層膜有更明顯的緩釋作用。陳建勇等[8]研究認(rèn)為離子化藥物在絲素膜上的滲透性對外部溶液的pH值有良好的響應(yīng)性能。當(dāng)絲素膜荷電與藥物離子荷電不同時，藥物的滲透速度變慢；當(dāng)絲素膜的荷電與藥物荷電相同時，藥物的透過速度加快。因此，可將絲素膜制成藥物滲透速度調(diào)控膜。

（2）膠原

膠原是人體內(nèi)含量最豐富的蛋白質(zhì)，膠原具有生物相容性和弱的免疫原性，并且具有高度親水性、透氧性等優(yōu)點(diǎn)，因此是優(yōu)良的藥物載體。膠原膜可解決非水溶性藥物的局部給藥問題，可將非水溶性藥物顆粒均勻分散在膠原基質(zhì)中，制成混合藥膜。

廖紅勝等[9]制備了納米羥基磷灰石/膠原材料復(fù)合硫酸慶大霉素緩釋系統(tǒng)（nano-HA/C-GM-DDS），并觀察其體內(nèi)釋藥效力。研究證實(shí)，nano-HA/C-GM-DDS在體內(nèi)有較好的緩慢釋放效應(yīng)，是一種較好的治療骨組織感染的生物材料。梁興宇等[10]采用煅燒掛漿法制備了膠原緩釋微球復(fù)合硫酸鈣/凍干骨支架，并且研究該種植體的細(xì)胞相容性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，制得的支架能促進(jìn)成骨細(xì)胞的生長，并且發(fā)現(xiàn)細(xì)胞有向空隙內(nèi)部長入的趨勢，經(jīng)過表面修飾后的支架較原來的細(xì)胞相容性有了明顯提高。

（3）纖維蛋白

纖維蛋白粘合劑是由多種血漿蛋白成分組成的一種復(fù)合制劑，其主要成分為纖維蛋白原/ 凝血Ⅷ因子（主體膠）和凝血酶（催化劑），經(jīng)過簡單處理后便可形成纖維蛋白凝膠。該凝膠為三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)眼可以形成儲藥庫，將治療用的藥物包合在凝膠內(nèi)[11]。隨著凝膠被逐漸吸收和降解，藥物便可緩慢釋放，從而產(chǎn)生理想的藥物定向緩釋作用。

張宏偉等[12]探討了在大鼠坐骨神經(jīng)損傷后，局部應(yīng)用纖維蛋白凝膠（FG）-他克莫司（FK506）藥物緩釋系統(tǒng)對神經(jīng)再生的影響。研究證明，F(xiàn)G-FK506藥物緩釋系統(tǒng)在大鼠坐骨神經(jīng)再生中起到明顯促進(jìn)作用。Kawasaki等[13]在生物膠緩釋作用的體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，膠內(nèi)所含抗腫瘤藥物的釋放與膠內(nèi)外藥物的濃度差密切相關(guān)。白波等[14]認(rèn)為纖維蛋白凝膠的濃度及含水量對藥物的釋放有影響，凝膠濃度過高，則網(wǎng)孔越致密，藥物貯存效果降低，影響藥物的釋放速度和時間。

2、殼聚糖類

殼聚糖是一種天然的生物高分子線形多糖，其廣泛存在于低等植物菌類、藻類的細(xì)胞，節(jié)肢動物蝦、蟹、昆蟲的外殼，貝類、軟體動物的外殼中，是地球上僅次于植物纖維的第二大生物資源。殼聚糖具有良好的生物相容性、降解性、低毒性，在藥物載體方面得到大量的應(yīng)用與研究。目前，殼聚糖緩釋體系主要分為：殼聚糖微球、殼聚糖納米粒子、殼聚糖緩釋膜、殼聚糖緩釋凝膠四種類型。

曲鳳華等[15]采用乳化-化學(xué)交聯(lián)法制備殼聚糖微球及殼聚糖-明膠復(fù)合物微球。在對殼聚糖藥物緩釋的研究基礎(chǔ)上，對殼聚糖復(fù)合明膠后，對藥物緩釋的影響情況進(jìn)行了研究探索，研制出阿司匹林殼聚糖-明膠微球，為阿司匹林提供了一種理想的緩釋載體。吳永軍[16]用紅色無定形納米硒，輔以殼聚糖、玉米淀粉，合成出了納米硒-殼聚糖復(fù)合顆粒，在模擬消化液中研究了復(fù)合物的硒緩釋行為，考察了模擬消化液酸堿值、緩釋溫度、緩釋時間對硒釋放率的影響，得到了含硒復(fù)合物的最佳緩釋條件。董亮等[17]以殼聚糖和羧甲基殼聚糖混合物作為基質(zhì)，采用溶劑揮發(fā)法制備丹皮酚藥膜，以體外釋放法研究藥膜對丹皮酚的控釋能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)以1∶1的殼聚糖和羧甲基殼聚糖混合為溶質(zhì)（甘油含量為2%）制備的藥膜具有較理想的物理性質(zhì)和藥物緩釋能力。林友文等[18]研究了不同配比、不同pH對殼聚糖/甘油磷酸鈉（CS/GPS）水凝膠的溫敏性及載藥凝膠緩釋性能影響，發(fā)現(xiàn)一定配比CS/GPS體系在37℃具有快速凝膠化特性，證實(shí)了溫敏性載藥凝膠對藥物具有緩釋作用。

3、淀粉類

淀粉作為一種可生物降解的高分子材料，來源豐富，價格低廉，具有良好的可降解性和生物相容性，尤其是支鏈淀粉天生具有螺旋狀孔洞結(jié)構(gòu)，可作為藥物載體制成淀粉微球、淀粉膜等形式。

李仲謹(jǐn)?shù)萚19]以可溶性淀粉作為原料，N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，采用包埋法制備了氟苯尼考淀粉微球，采用體外動態(tài)釋藥法評價其釋藥特征。研究發(fā)現(xiàn)，氟苯尼考淀粉微球體外釋藥規(guī)律符合一級釋放方程和Korsmeyer-Peppas模型方程。李增和等[20]將聚乙烯醇（PVA）溶解后與淀粉（St）共混制得聚乙烯醇/淀粉復(fù)合膜，并考察了m（St）∶m（PVA）、反應(yīng)溫度、增塑劑、交聯(lián)劑用量、反應(yīng)時間對薄膜性能的影響，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)條件，最終制得拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率較大，吸水率和透NH4+率均較低，共混體系的相容性好的薄膜。

4、展望

天然高分子材料相比合成高分子材料，具有更好的生物相容性、低毒性、可降解性。未來在天然高分子材料在藥物緩釋方面的研究將側(cè)重于多種材料的復(fù)合改性（包括與無機(jī)材料復(fù)合、天然高分子之間復(fù)合、與合成高分子復(fù)合等）、緩釋載體構(gòu)建以及臨床應(yīng)用研究。隨著科技的不斷進(jìn)步，天然高分子必將在醫(yī)藥領(lǐng)域發(fā)揮更積極的作用。

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篇6

[關(guān)鍵詞]材料發(fā)展、金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料

人類社會的發(fā)展歷程,是以材料為主要標(biāo)志的。歷史上,材料被視為人類社會進(jìn)化的里程碑。對材料的認(rèn)識和利用的能力,決定著社會的形態(tài)和人類生活的質(zhì)量。歷史學(xué)家也把材料及其器具作為劃分時代的標(biāo)志:如石器時代、青銅器時代、鐵器時代、高分子材料時代……

100萬年以前,原始人以石頭作為工具,稱舊石器時代。1萬年以前,人類對石器進(jìn)行加工,使之成為器皿和精致的工具,從而進(jìn)入新石器時代?，F(xiàn)在考古發(fā)掘證明我國在八千多年前已經(jīng)制成實(shí)用的陶器,在六千多年前已經(jīng)冶煉出黃銅,在四千多年前已有簡單的青銅工具,在三千多年前已用隕鐵制造兵器。我們的祖先在二千五百多年前的春秋時期已會冶煉生鐵,比歐洲要早一千八百多年以上。18世紀(jì),鋼鐵工業(yè)的發(fā)展,成為產(chǎn)業(yè)革命的重要內(nèi)容和物質(zhì)基礎(chǔ)。19世紀(jì)中葉,現(xiàn)代平爐和轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的出現(xiàn),使人類真正進(jìn)入了鋼鐵時代。與此同時,銅、鉛、鋅也大量得到應(yīng)用,鋁、鎂、鈦等金屬相繼問世并得到應(yīng)用。直到20世紀(jì)中葉,金屬材料在材料工業(yè)中一直占有主導(dǎo)地位。20世紀(jì)中葉以后,科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展,作為發(fā)明之母和產(chǎn)業(yè)糧食的新材料又出現(xiàn)了劃時代的變化。首先是人工合成高分子材料問世,并得到廣泛應(yīng)用僅半個世紀(jì)時間,高分子材料已與有上千年歷史的金屬材料并駕齊驅(qū),并在年產(chǎn)量整理的體積上已超過了鋼,成為國民經(jīng)濟(jì)、國防尖端科學(xué)和高科技領(lǐng)域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的發(fā)展。陶瓷是人類最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。50年代,合成化工原料和特殊制備工藝的發(fā)展,使陶瓷材料產(chǎn)生了一個飛躍,出現(xiàn)了從傳統(tǒng)陶瓷向先進(jìn)陶瓷的轉(zhuǎn)變,許多新型功能陶瓷形成了產(chǎn)業(yè),滿足了電力、電子技術(shù)和航天技術(shù)的發(fā)展和需要。

現(xiàn)在人們也按化學(xué)成分的不同將材料劃分為金屬材料,無機(jī)非金屬材料和有機(jī)高分子材料三大類以及他們的復(fù)合材料。

金屬材料科學(xué)主要是研究金屬材料的成分組織、結(jié)構(gòu)、缺陷與性能之間內(nèi)在聯(lián)系的一門學(xué)科。金屬材料科學(xué)與工程的工作者還要研究各種金屬冶煉和合金化的反應(yīng)過程和相的關(guān)系,金屬材料的制備方法和形成機(jī)理,結(jié)晶過程以及材料在制造及使用過程中的變化和損毀機(jī)理。對其按化學(xué)成份進(jìn)行分類可以分為鋼鐵、有色金屬以及復(fù)合金屬材料。按用途分類包括結(jié)構(gòu)材料和功能材料。

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現(xiàn)在用于文物保護(hù)的材料主要包括人工合成高分子材料以及天然高分子材料兩種，其中對于人工合成高分子材料的使用更加普遍。在保護(hù)彩繪類文物通常所使用的材料為PrimalAC33、B72、有機(jī)硅等，它們具有顏色變化小、粘結(jié)性好、耐老化等特點(diǎn)。但是PrimalAC33的Tg僅為14℃，所以在常溫下此材料會因?yàn)樘浂菀孜遥煌瑫rB72在老化后其可逆性會變差，并且會變得脆、黃。由于上述材料的種種不足，在當(dāng)今文物保護(hù)中對于新材料的研發(fā)變得十分重要。而使用物理或化學(xué)的方法在高分子材料中混合納米材料，使其既有納米材料又具有高分子材料的性能，則現(xiàn)今的文物保護(hù)中具有重要作用。將納米材料的量子尺寸效應(yīng)用于文物保護(hù)中具有很大的優(yōu)勢，相比較宏觀大塊的材料而言它具有獨(dú)特的光、熱、電、力、光以及化學(xué)特征，主要表現(xiàn)如下：

一、同步增強(qiáng)增韌效應(yīng)

納米材料的比表面積很大、粒徑很小，因此與其它材料具有很強(qiáng)的結(jié)合力，在制作復(fù)合材料時不僅能提高材料的強(qiáng)度還能夠增強(qiáng)材料的韌性。對分散有納米TiO2的PMMA進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，可知若加入的TiO2為5%，則拉伸強(qiáng)度會增加60%；若加入的TiO2為15%，則拉升強(qiáng)度增加90%。通過實(shí)驗(yàn)可知，使用納米材料能夠提高有機(jī)質(zhì)文物的強(qiáng)度，例如年代久遠(yuǎn)的紡織品、骨角象牙、紙張等，有助于對其進(jìn)行長期保存。

二、透明及防遮蓋特性

納米材料的粒徑都小于100nm，而可見光的波長則為400nm至750nm，因此根據(jù)Mie理論可知納米級材料TiO2相對于可見光而言是透明的特性。所以用納米材料TiO2所制成的符合材料涂抹是無色、透明的，將其涂在文物的表面可以不改變文物原來的性狀。但如果在制備復(fù)合材料時納米材料發(fā)生的團(tuán)聚，那么就可能是材料的實(shí)際粒徑大于納米級，降低符合材料的透明性。因此在制備復(fù)合材料時必須要保證納米材料均勻的分散在基體材料之中。

三、抗紫外線和耐老化特性

紫外線對文物具有很大的危害作用，紫外線的照射能夠使彩繪文物褪色、變色以及表面的彩繪脫落，能夠使的銀器變黑，同時使纖維類文物產(chǎn)生光解。而因?yàn)橐恍┘{米材料具有抗紫外線的特征，在保護(hù)文物免受紫外線損害方面起到了非常重要的作用。例如ZnO、TiO2等納米材料，它們本身具有半導(dǎo)體的特性，可以通過吸收或者散射紫外線來減小紫外線的通過率。同時，納米顆粒的量子尺寸效應(yīng)使其在吸光時產(chǎn)生“寬化”和“藍(lán)移”現(xiàn)象進(jìn)而增強(qiáng)了對紫外線的吸收作用。

四、疏水疏油性

納米材料的表面具有很高的化學(xué)活性，非常容易與周圍的氣體小分子結(jié)合，從而形成一層非常薄的氣體膜，這層薄膜阻止了水分子與油分子吸附在材料的表面，因此使得材料呈現(xiàn)出疏水疏油的特性。納米材料的這種應(yīng)用在古代的“黑漆古”銅鏡就有所應(yīng)用，研究發(fā)現(xiàn)在“黑漆古”銅鏡的表面有一層大約10um的表層，該表層含有納米SnO2微粒，有效的阻止了外部的空氣和水分對文物表面的腐蝕。運(yùn)用納米材料的雙疏性可以對防止酸雨等對室外文物破壞。

五、抗菌防霉性

根據(jù)納米材料的有效成分可以將其分為光催化型、金屬離子型、稀土激活光催化復(fù)合型等3類，它們都具有抗菌防霉的作用。其中，都屬于光催化納米材料，它們在文物保護(hù)中使用的更為頻繁，這類材料的作用機(jī)制是利用了納米粒子的光催化作用。納米半導(dǎo)體通過以下兩種方式進(jìn)行殺菌：一是光生空穴與光生電子直接與細(xì)菌的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜以及細(xì)胞內(nèi)的相關(guān)成分產(chǎn)生反應(yīng)；另一種方式則是和自由基（等）與脂類、酶類、蛋白類、核酸等生物大分子反應(yīng)，直接作用于生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，或者經(jīng)過一系列的氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)后對生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞。納米材料的這種性能有利于處于潮濕環(huán)境中的絲織物、紙質(zhì)物等有機(jī)物進(jìn)行保護(hù)，極大的保護(hù)文物免受防霉殺菌劑以及空氣凈化劑帶來的損壞。

六、呼吸性

材料的呼吸性是指，保護(hù)材料在不僅能夠阻止外界的液態(tài)水進(jìn)入文物，同時也可以文物讓內(nèi)部的水分通過氣體的形式從內(nèi)部散發(fā)，使得文物內(nèi)外的濕度達(dá)到一個相對平衡的狀態(tài)。對于石質(zhì)的文物來說，其自身的毛細(xì)孔就可以保證文物與外界進(jìn)行水分交換。一旦使用了高分子保護(hù)材料，由于材料具有防水性，會使得文物內(nèi)部與外界不能很好的進(jìn)行水分交換，進(jìn)而在文物的內(nèi)部會產(chǎn)生了一個很明顯的濕度梯度。如果外界的溫度發(fā)生了變化，那么在不同的濕度交界處就會存在顯著的收縮膨脹應(yīng)力，如果文物長期受到外界溫度的變化，這種應(yīng)力差將對文物產(chǎn)生一個非常大的破壞。

如果將納米顆粒加入到高分子材料中，使得文物內(nèi)部產(chǎn)生了很多的微小空隙，進(jìn)而增加了文物透水透氣的性能；并且使用納米材料也不會影響文物本身的毛細(xì)空氣，可以保證文物能夠順利的與外界進(jìn)行水分交換。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，加入了納米材料的高分子材料其不僅具有良好的透氣性，其本身的憎水水也沒有受到影響，所加入的納米粒子越多材料的通透性就越好。納米材料的這種性能對于一些石質(zhì)類、陶瓷類文物的保護(hù)作用非常明顯，可以增加文物的透氣性，防止其內(nèi)的鹽分在溫濕度環(huán)境下溶解結(jié)晶，進(jìn)而產(chǎn)生往復(fù)作用力作用在文物的孔壁，使得文物表面剝落。

七、總結(jié)

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關(guān)鍵詞：構(gòu)建原則；創(chuàng)新思維；能力培養(yǎng)；教學(xué)模式

職業(yè)學(xué)校的化學(xué)教學(xué)是為了提高學(xué)生的化學(xué)素質(zhì)，為其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。在教學(xué)中不能僅關(guān)心提高課程內(nèi)容的理論水平，和化學(xué)學(xué)科知識技能的傳授，更重要是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新意識，最終達(dá)到提高綜合國力的目的。特別是目前化學(xué)與社會、化學(xué)與材料、化學(xué)與能源、化學(xué)與環(huán)境、化學(xué)與生命科學(xué)等的關(guān)系越來越密切。社會、生活、生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新對化學(xué)的需要也越來越大。因此原來的職業(yè)學(xué)校的化學(xué)教學(xué)模式，已落后于化學(xué)的發(fā)展。本文對職業(yè)學(xué)校的化學(xué)教學(xué)的新模式做些粗淺的探討。

一、化學(xué)教學(xué)模式的構(gòu)建原則

在教學(xué)模式在構(gòu)建過程中應(yīng)該遵循下面的原則：

1．基礎(chǔ)性原則。

職業(yè)學(xué)校的化學(xué)課程是其他專用課程的基礎(chǔ)，決定了化學(xué)教學(xué)是一種基礎(chǔ)性的課程，從構(gòu)建教學(xué)模式上來說，主要以化學(xué)基本知識的普及為框架滲透有關(guān)化學(xué)與社會的內(nèi)容。

2．社會價值原則。

職業(yè)學(xué)校的學(xué)生畢業(yè)就是社會的高素質(zhì)的勞動者，所以在教學(xué)模式上“化學(xué)與社會”內(nèi)容十分廣泛，作為新的教學(xué)模式上應(yīng)全程體現(xiàn)教學(xué)的社會價值。

3．實(shí)踐性原則。

化學(xué)是門實(shí)踐性比較強(qiáng)的課程，在教學(xué)模式構(gòu)建中，要重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，使學(xué)生既掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，又培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力和科學(xué)研究與創(chuàng)新能力等，達(dá)到理論與實(shí)踐的統(tǒng)一。

4．發(fā)展性原則。

由于新材料、新技術(shù)、新能源、環(huán)境等方面是知識不斷出現(xiàn)，所以在教學(xué)模式上要體現(xiàn)現(xiàn)代課程意識，要不斷將動態(tài)的具有較高價值的新成果引入教學(xué)過程。在教學(xué)模式上要不斷改革。

二、化學(xué)教學(xué)新模式的類型

遵循上述原則，我們在課改實(shí)踐中總結(jié)出以下基本教學(xué)模式

1．主題型教學(xué)模式。

“化學(xué)—人類進(jìn)步的關(guān)鍵”這個是化學(xué)新課程的總主題，在整個化學(xué)教學(xué)過程中應(yīng)該盡可能體現(xiàn)這一主題。在實(shí)際教學(xué)中我們根據(jù)知識體系的結(jié)構(gòu)采取不同的分主題來實(shí)施教學(xué)。氮族元素結(jié)合生物圈中氮的循環(huán)，聯(lián)系農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氮肥，以氮肥為主題；化學(xué)反應(yīng)與能量、原電池原理以開發(fā)新能源為主題；硅和硅酸鹽工業(yè)、金屬和合成材料以材料為主題；如糖類、蛋白質(zhì)、油脂可以人類重要的營養(yǎng)物質(zhì)為主題；烴以石油化工為主題。

主體型教學(xué)模式可以使學(xué)生認(rèn)識到自己所學(xué)內(nèi)容的社會價值及其實(shí)用性，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)和保持。

2．用途聯(lián)系型模式。

在元素化合物教學(xué)中應(yīng)該將現(xiàn)代最新的有價值的有關(guān)元素化合物用途納入教學(xué)之中。如在鹵素學(xué)習(xí)時，可聯(lián)系海水化學(xué)資源的開發(fā)、利用和飲水與消毒化學(xué)；在學(xué)習(xí)NO的性質(zhì)時，可聯(lián)系醫(yī)學(xué)新成就，介紹NO對人體某些疾病的治療作用，然后提出問題：為什么大量NO吸入人體有害，而少量的NO吸入?yún)s能治療某些疾??？在硅和硅酸鹽學(xué)習(xí)時，可聯(lián)系新型無機(jī)高分子材料等；在學(xué)習(xí)有機(jī)高分子材料時，可聯(lián)系智能高分子材料、導(dǎo)點(diǎn)高分子材料、醫(yī)用高分子材料、可降解高分子材料、高吸水性高分子材料等。

用途聯(lián)系型模式使學(xué)生理解學(xué)習(xí)化學(xué)的重要性，激發(fā)學(xué)生學(xué)好化學(xué)的社會責(zé)任感。

3．情境滲透型模式。

對某些與中學(xué)基礎(chǔ)知識有密切關(guān)系的新的應(yīng)用型成果可采取情境滲透型模式。例如，進(jìn)行晶體類型與性質(zhì)學(xué)習(xí)時，可以設(shè)定情境：將晶體缺陷對晶體生長、晶體的力學(xué)性能、電學(xué)性能、磁學(xué)性能和光學(xué)性能等有重要影響，如許多過渡金屬氧化物中的價態(tài)可以變化并形成非整比化合物，從而使晶體具有特意色彩等光學(xué)性質(zhì)，甚至具有半導(dǎo)性或超導(dǎo)性。討論具有NaCl型結(jié)構(gòu)的NiO晶體發(fā)生晶體缺陷形成的非整比化合物NiXO的結(jié)構(gòu)特征等。

情境滲透型模式，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的親和力，促進(jìn)了知識間的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

4．實(shí)驗(yàn)探究式模式。

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)探究為基本特征的，因此，化學(xué)教學(xué)也應(yīng)體現(xiàn)這一特征，并將其作為化學(xué)教學(xué)的主模式。探究的內(nèi)容有物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化規(guī)律以及物質(zhì)的實(shí)用性等。在教學(xué)中，可把一些演示實(shí)驗(yàn)改為邊講邊實(shí)驗(yàn)，將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探索性實(shí)驗(yàn)。如：聯(lián)系生物實(shí)驗(yàn)“空氣中SO2含量的測定”，可讓學(xué)生聯(lián)系化學(xué)知識設(shè)計反應(yīng)原理，根據(jù)具體操作，提出問題：為什么抽拉活塞時不能過快也不能過慢？設(shè)計“HCO3－結(jié)合H＋容易還是CO32－結(jié)合H＋容易”等探索性實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)探究式模式，發(fā)揮學(xué)生的積極性和主動性，激發(fā)學(xué)生的求知欲，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生去探索化學(xué)知識的價值活動。

5．調(diào)查研究型模式。

對于某些與社會聯(lián)系緊密的、具有開放性的問題可采用“調(diào)查研究型”策略。如：調(diào)查食品添加劑的用途、種類；調(diào)查合成洗滌劑的成分、性能、種類、價格；調(diào)查各種電源的組成、性能、價格、使用壽命等；調(diào)查工業(yè)污染的現(xiàn)狀并提出合理的建議等。

調(diào)查研究型模式，通過接觸社會、接觸生活的方式，進(jìn)一步使學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)在社會生活中的應(yīng)用。

6．專題探究型模式。

化學(xué)與能源、材料、環(huán)境、人體健康、軍事等社會問題領(lǐng)域有著密切的聯(lián)系，教學(xué)中，可以將上述領(lǐng)域內(nèi)容作為專題組織學(xué)生進(jìn)行交流討論。教師和學(xué)生可以通過查閱圖書資料、上網(wǎng)進(jìn)行充分的討論前準(zhǔn)備。

專題探究型模式，既拓寬了學(xué)生對化學(xué)的視野，又培養(yǎng)了學(xué)生多渠道獲取信息的能力，同時也很好的體現(xiàn)了教學(xué)的民主性。

綜上所述，面對知識經(jīng)濟(jì)的挑戰(zhàn)，聯(lián)系當(dāng)前社會發(fā)展的實(shí)際，是構(gòu)建化學(xué)教學(xué)模式一種科學(xué)方法。職業(yè)學(xué)校里的化學(xué)教育，無論是從理論還是從實(shí)踐的角度來看，都是一個大型的系統(tǒng)工程。在教學(xué)中應(yīng)該根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同合理的選擇不同的教學(xué)模式。

參考文獻(xiàn)：

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1．1材料決定成本

機(jī)械設(shè)計的本質(zhì)就是要把機(jī)械產(chǎn)品(可能是零部件，也可能是一套設(shè)備)在最初的設(shè)計要求下設(shè)計出來，并投入于實(shí)際的使用中。我們知道，有時，一種機(jī)械設(shè)備有很多種材料都能滿足設(shè)計要求，但材料不同，其生產(chǎn)成本會存在一定的差異。若在具體的設(shè)計中，選擇使用價格較高的材料，則會由于其成本過高，而使得生產(chǎn)的機(jī)械無法在市場中取得價格優(yōu)勢。成本不止是機(jī)械產(chǎn)品在市場中保持競爭力的關(guān)鍵，同時也是企業(yè)引進(jìn)設(shè)備時的主要考慮因素。所以，為了使機(jī)械設(shè)備可以讓更多的企業(yè)認(rèn)可，機(jī)械設(shè)計首先就要把成本問題考慮進(jìn)去。作為成本的重要組成部分———材料是必須優(yōu)先考慮的因素。

1．2材料決定性能

一般情況下，材料的特性不同，會表現(xiàn)出不同的性能;但不同材料在一定條件下往往也能表現(xiàn)出同樣的性能。這就為材料的選擇提供了多種思路。拿我們常見的機(jī)械設(shè)計材料來說，金屬材料的特性在于有良好的性能且有較高的強(qiáng)度，但是有不少金屬材料會在潮濕環(huán)境下改變其使用性能;高分子材料往往有較強(qiáng)的彈性以及耐腐蝕性，但是在高溫條件下很容易出現(xiàn)變形，從而導(dǎo)致性能發(fā)生變化。所以我們在選擇相應(yīng)的材料時，一定要考慮其未來的工作環(huán)境。因此，機(jī)械設(shè)計要以合理的成本為前提，同時還要把材料的性能考慮進(jìn)去，以使得材料可以滿足機(jī)械設(shè)計的根本要求。只有滿足使用性能要求，才能夠從質(zhì)量上保證產(chǎn)品能經(jīng)得起市場的檢驗(yàn)。

1．3材料決定質(zhì)量

對于機(jī)械行業(yè)而言，往往是一個機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計由多種材料來制成的，尤其是一套設(shè)備。若機(jī)械設(shè)計中使用了合理的材料，機(jī)械產(chǎn)品中的一切環(huán)節(jié)，就可以在機(jī)械產(chǎn)品的使用性能得以確保的情況下，把其優(yōu)點(diǎn)全部體現(xiàn)出來，并盡可能地減少其中的缺點(diǎn)，使機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量真正收到1+1＞2的效果;相反，機(jī)械產(chǎn)品任何一個環(huán)節(jié)出問題，都會導(dǎo)致整體質(zhì)量下降，機(jī)械設(shè)備無法達(dá)到相應(yīng)的效果。所以，質(zhì)量也是企業(yè)引入機(jī)械產(chǎn)品時考慮的另一重要因素。只有質(zhì)量過得硬，才能夠在企業(yè)中獲得較好的口碑，才真正地能立足于市場。

2機(jī)械設(shè)計中材料的應(yīng)用特質(zhì)

2．1金屬材料

金屬材料在機(jī)械設(shè)計中是一種非常常見的材料。通常來說，金屬材料主要有鐵、錫、鋁、金、銀、銅等，材料不同，產(chǎn)品的價格也會有所不同，同時性能也會有較大的區(qū)別。但是，總的來看，金屬材料的優(yōu)勢就在于:容易得到、耐磨損、耐熱性和導(dǎo)熱性強(qiáng)，還有一些金屬有較強(qiáng)的硬度和柔韌性。

2．2陶瓷材料

陶瓷材料也是機(jī)械設(shè)計中一種常用的材料。陶瓷材料的優(yōu)勢在于有較高的硬度，其硬度基本上與金屬材料差不多;它也可以承受一定的腐蝕，尤其是對于化學(xué)材料的侵蝕不敏感，所以不會有太大的影響;重量不是太重，和同體積金屬材料相比，其重量遠(yuǎn)低于金屬。然而，陶瓷材料不僅較硬，且抗沖擊能力較差，一旦受到?jīng)_擊，就很有可能再無法使用;同時陶瓷材料的價格也偏高。

2．3復(fù)合材料

復(fù)合材料主要指的是兩種不同性能的材料的組合，從而達(dá)到取長補(bǔ)短的效果。這比單一性能的材料的優(yōu)勢更加明顯。復(fù)合材料主要有鋁不銹鋼、玻璃鋼、碳纖維等，不同的復(fù)合材料往往價格差異較大。考慮到復(fù)合材料可以把單一材料的性能優(yōu)點(diǎn)全部綜合在一起，所以復(fù)合材料在設(shè)計時會被經(jīng)常使用。在不久的將來，隨著人們不斷地對材料的性能提出越來越多的要求，會有大量的新型復(fù)合材料出現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品中，復(fù)合材料也會在機(jī)械設(shè)計中被越來越多地選用。

2．4高分子材料

在機(jī)械設(shè)計中，高分子材料雖然使用的頻率不高，但是其在一些重要的機(jī)械產(chǎn)品中也有使用。主要的高分子材料有纖維材料、塑料材料、橡膠材料等。高分子材料最大的優(yōu)勢在于重量不重，且性價比高，所以有不少的企業(yè)喜歡使用。在一些較為特殊的情況下，高分子材料可以使機(jī)械產(chǎn)品提升性價比。但高分子材料本身也有自己的不足，例如橡膠材料的耐腐蝕性差，如果有化學(xué)物品出現(xiàn)侵蝕，就會使其原有性能失去;塑料材料耐高溫性差，若是碰到了高溫環(huán)境，就會進(jìn)一步降低其使用性能。

3機(jī)械設(shè)計中材料的選擇與應(yīng)用要關(guān)注的因素

3．1性能因素

機(jī)械的設(shè)計對材料的要求主要體現(xiàn)在對材料性能的要求上。材料的性能符合設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)時，設(shè)計出來的產(chǎn)品才能保證其質(zhì)量;當(dāng)材料無法滿足設(shè)計諸多方面的要求時，意味著設(shè)計就無法達(dá)到預(yù)期的效果。比如，有些產(chǎn)品在強(qiáng)度和載荷等方面有嚴(yán)格的要求，這就要求選擇的材料必須滿足產(chǎn)品生產(chǎn)所需的性能，如果在設(shè)計的環(huán)節(jié)忽視了產(chǎn)品的性能要求，設(shè)計出來的產(chǎn)品將會受到材料的制約無法生產(chǎn)，或者即便能夠生產(chǎn)，也達(dá)不到設(shè)計要求。所以在產(chǎn)品設(shè)計的環(huán)節(jié)，考慮生產(chǎn)產(chǎn)品的材料性能是非常重要的。

3．2工藝因素

產(chǎn)品從設(shè)計到成品還要經(jīng)歷一個重要的環(huán)節(jié)，就是產(chǎn)品的加工。而產(chǎn)品的加工，不僅會受到設(shè)計理念的影響，還會因?yàn)榧庸すに嚨牟町悓?dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降、性能降低等問題。因?yàn)楫a(chǎn)品的加工是復(fù)雜的環(huán)節(jié)，包括了多種工藝流程，每一個流程中的細(xì)小疏漏和差異都會對產(chǎn)品的性能產(chǎn)生一定的影響。比如說在焊接產(chǎn)品的過程中，焊接強(qiáng)度的不同，工人焊接技術(shù)的差異，都會對產(chǎn)品的加工質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。所以在考慮材料性能的同時還應(yīng)該考慮加工工藝對材料的使用產(chǎn)生的影響。

3．3環(huán)境因素

產(chǎn)品的加工對環(huán)境也有一定的要求。比如說金屬材料在一定的溫度條件下，受其熱脹冷縮的特征影響，會出現(xiàn)變形或者其他難以預(yù)測的情況，所以在對原材料進(jìn)行設(shè)計的過程中應(yīng)該考慮生產(chǎn)場地的溫度、濕度等環(huán)境因素，當(dāng)金屬原材料在特殊環(huán)境中進(jìn)行加工生產(chǎn)時，會因?yàn)榄h(huán)境的不同導(dǎo)致產(chǎn)品的性能降低，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量出現(xiàn)無法彌補(bǔ)的問題，給企業(yè)帶來損失。因此在設(shè)計機(jī)械產(chǎn)品前，應(yīng)該充分分析生產(chǎn)環(huán)境會對產(chǎn)品加工帶來哪些影響，適當(dāng)調(diào)整產(chǎn)品加工的時間，確保產(chǎn)品的質(zhì)量。

3．4價格因素

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關(guān)鍵詞： 自由基聚合;陰離子聚合;ATRP

1引言

高分子的合成中，連鎖聚合反應(yīng)需要活性中心，活性中心可以是自由基、陽離子或陰離子，因此根據(jù)活性中心的不同連鎖聚合反應(yīng)可分為自由基聚合、陽離子聚合和陰（負(fù)）離子聚合。

自由基型聚合反應(yīng)是指在光、熱、輻射或引發(fā)劑的作用下，單體分子被活化變?yōu)榛钚宰杂苫⒁宰杂苫途酆蠙C(jī)理進(jìn)行的聚合反應(yīng)。自由基聚合反應(yīng)是合成高聚物的一種重要反應(yīng)，許多塑料、合成橡膠和合成纖維都是通過這種反應(yīng)合成。

離子聚合中，以陰離子為反應(yīng)活性中心進(jìn)行的反應(yīng)稱為陰離子型聚合反應(yīng)。陰離子聚合是最早實(shí)現(xiàn)活性聚合的聚合物合成方法，在聚合物分子結(jié)構(gòu)設(shè)計，新材料開發(fā)方面應(yīng)用十分廣泛。

2主題

2.1 原子轉(zhuǎn)移自由基聚合

在高分子材料領(lǐng)域中， 精確控制分子的尺寸、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、組成和功能性等，是發(fā)展新材料的前提。然而，由于工業(yè)生產(chǎn)中大多數(shù)聚合物都是在更為寬松的條件下通過縮聚、自由基聚合生產(chǎn)出來的，故所得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)難以控制。因此，將活性聚合技術(shù)擴(kuò)展到自由基聚合中是十分必要的?？煽?活性自由基聚合（CRP）自產(chǎn)生以來得到人們的廣泛關(guān)注， 目前已開發(fā)出多種技術(shù)，如NMP（氮氧自由基調(diào)控聚合）、ATRP（原子轉(zhuǎn)移自由基聚合）和衰減轉(zhuǎn)移體系等。

ATRP 使用過渡金屬作為催化劑，采用過渡金屬的氧化還原反應(yīng)可使活性增長的高分子鏈與處于休眠的非活性高分子鏈之間形成動態(tài)平衡，從而有效降低了體系中活性種的濃度、抑制了鏈終止反應(yīng)和不可逆鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了“活性”聚合。與其他可控活性聚合方法相比，ATRP不需要很高的聚合溫度，并且可適用單體的范圍更廣。在合成復(fù)雜結(jié)構(gòu)聚合物（如嵌段、星型和接枝共聚物等）方面，ATRP 也是最有效的方法之一;此外，ATRP在表面修飾方面也具有簡單易行之特點(diǎn)，可將聚合物接枝至各種無機(jī)材料、有機(jī)材料和蛋白質(zhì)材料的表面。

2.1.1 ATRP的動力化模型研究

為了能夠更深入地了解和控制聚合過程，通過ATRP動力學(xué)模型化并耦合不同操作方式下的反應(yīng)器模型已成為必然，它可以更精確地控制大分子鏈結(jié)構(gòu)，如分子量及其分布、共聚組成及組成分布，同時還能優(yōu)化聚合條件。

在聚合反應(yīng)工程領(lǐng)域，一個完善數(shù)學(xué)模型的建立對于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)是有力的補(bǔ)充。而建立在第一性原理以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)之上的可靠模型，可以作為實(shí)際操作的替代品，用于一些實(shí)驗(yàn)費(fèi)用高，操作不方便或者不安全的研究中。

2.1.2 ATRP法制備功能高分子材料

在納米無機(jī)粒子中，SiO2作為一種優(yōu)良的結(jié)構(gòu)和功能材料，具有高表面活性、高比表面積、低比重、耐高溫、耐腐蝕以及無毒無污染等性能，在陶瓷、塑料、橡膠、涂料和催化劑等許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。唐龍祥等采用ATRP法在納米二氧化硅（SiO2）粒子表面接枝聚苯乙烯（PS），并以此對苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（ SBS）進(jìn)行改性。結(jié)果證明具有核殼結(jié)構(gòu)的納米SiO2-g-PS復(fù)合粒子在SBS中具有良好的分散性，使SBS的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性及高溫玻璃化轉(zhuǎn)變溫度提高。

磁性高分子微球因兼具無機(jī)磁性材料的磁響應(yīng)性和有機(jī)高分子材料的表面功能性，自上世紀(jì)七十年代以來，在細(xì)胞分離、固定化酶、核酸檢測、靶向藥物、核磁成像等領(lǐng)域的研究應(yīng)用越來越多。郭衛(wèi)強(qiáng)等在制備磁性微球的過程中引入了ATRP反應(yīng)，直接在磁性粒子內(nèi)核上枝節(jié)上對氯甲基苯甲酸，以此為引發(fā)劑，引發(fā)苯乙烯的ATRP反應(yīng)，然后以此大分子微球引發(fā)丙烯酸的ATRP反應(yīng)，得到功能化的高分子磁性微球。

北京化工大學(xué)的楊鑫超等對天然多糖進(jìn)行化學(xué)修飾，制備具有ATRP引發(fā)位點(diǎn)的多糖引發(fā)劑，然后通過原子轉(zhuǎn)移自由基聚合，制備以天然多糖為骨架，以不同鏈長的陽離子聚合物為側(cè)鏈的陽離子非病毒基因載體，在基因治療中具有良好的應(yīng)用前景。

2.2陰離子聚合發(fā)展

近二十多年陰負(fù)離子聚合在新引發(fā)劑體系、新單體開發(fā)以及聚合理論方面均取得了進(jìn)展，出現(xiàn)了配伍負(fù)離子聚合LAP、阻滯負(fù)離子聚合RAP等概念。實(shí)現(xiàn)了對聚合物結(jié)構(gòu)、聚合動力學(xué)的進(jìn)一步控制。在工業(yè)方面，陰離子聚合生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品應(yīng)用范圍擴(kuò)大，同時也開發(fā)出多種新產(chǎn)品，如集成橡膠、負(fù)離子合成的高抗沖聚苯乙烯等。國內(nèi)的負(fù)離子產(chǎn)品開發(fā)十分迅速，在加氫型負(fù)離子聚合產(chǎn)品方面還取得了突破性發(fā)展。

2. 2.1.負(fù)離子聚合制備彈性體

負(fù)離子活性聚合發(fā)現(xiàn)于上世紀(jì)五十年代，幾年后便有工業(yè)產(chǎn)品面世。首先是苯乙烯類熱塑性彈性體SBS、SIS，緊接著合成出共軛二烯烴均聚

橡膠BR以及共軛二烯烴與苯乙烯的共聚橡膠S-SBR，此后還出現(xiàn)了高韌性聚苯乙烯樹脂。溶聚丁苯是負(fù)離子聚合的另一重要產(chǎn)品，主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在能方便地設(shè)計分子結(jié)構(gòu)。另外，還可以通過偶聯(lián)制備加工性能好的星型聚合物，也可對活性末端進(jìn)行改性制備端基極性化產(chǎn)品。

2. 2. 2.負(fù)離子聚合設(shè)計合成新材料

負(fù)離子聚合能夠?qū)酆衔锓肿咏Y(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和精確控制，其產(chǎn)品正在被廣泛使用且還存在潛在的領(lǐng)域。劉國軍等采用負(fù)離子聚合方法設(shè)計合成了不同結(jié)構(gòu)的雙親聚合物，然后進(jìn)行自組裝、光交聯(lián)制備了星形高分子膠束、平頭狀高分子膠束、高分子刷、高分子納米纖維、可調(diào)納米孔道的高分子薄膜。雙親性聚合物的自組裝可以和多種學(xué)科與行業(yè)結(jié)合，如藥物緩釋體系等。北京化工大學(xué)采用負(fù)離子活性分散聚合制備核殼高分子聚集體。這種聚合物聚集體的殼層可以通過硫化交聯(lián)， 所得材料為自增強(qiáng)彈性體。我們將其稱為彈性基體與補(bǔ)強(qiáng)材料“一體化橡膠”。從國內(nèi)外發(fā)表文章可以看出，負(fù)離子聚合已經(jīng)成為制備新材料的強(qiáng)有力的工具。

2. 2.3.小結(jié)