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高分子化學(xué)的發(fā)展情況與方向
高分子化學(xué)的發(fā)展情況與方向
摘要:隨著我們國(guó)家新型技術(shù)的不斷發(fā)展,使用高分子材料的頻率增加,高分子化學(xué)逐漸進(jìn)入人們視野,在許多行業(yè)都廣泛使用。
本文對(duì)高分子化學(xué)的發(fā)展情況做了簡(jiǎn)單分析,對(duì)高分子化學(xué)的發(fā)展方向做了詳細(xì)的闡述。
關(guān)鍵詞:高分子 新型技術(shù) 化學(xué)
從19世紀(jì)中期開(kāi)始到現(xiàn)在,經(jīng)過(guò)了這么長(zhǎng)時(shí)間的不斷發(fā)展,高分子體系已經(jīng)從高分子改性逐漸向高分子合成、構(gòu)筑、光電功能高分子等方向轉(zhuǎn)變。
人們的生活也從高分子化學(xué)中受益匪淺,小到日常可見(jiàn)的材料、油漆以及涂料等,大到在科研研究方面使用的高分子聚合物、分離膜、酶、樹(shù)脂等。
現(xiàn)在對(duì)高分子化學(xué)的研究方向已經(jīng)轉(zhuǎn)向了新功能材料,在目前快速發(fā)展的情況下看,高分子化學(xué)會(huì)和其它學(xué)科相互之間相繼結(jié)合穿插,一定會(huì)在納米材料、智能等一系列研究領(lǐng)域中廣泛使用,適應(yīng)現(xiàn)代化可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo),使所有研究項(xiàng)目都向綠色科學(xué)方向發(fā)展。
1 現(xiàn)如今高分子化學(xué)的發(fā)展情況
自從20世紀(jì)到現(xiàn)在,隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展,天然資源已經(jīng)露出了疲態(tài),科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)始使用高分子化學(xué)進(jìn)行材料的合成。
有數(shù)字表明,在之前的40年中,使用材料的速度正在以每10年五倍增長(zhǎng),人類三大合成材料,其中包括塑料、橡膠、纖維,在使用過(guò)程中表現(xiàn)出了令人驚訝的增長(zhǎng)速度。
新型的材料,特別表現(xiàn)在合成材料,在工業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)、電子技術(shù)方面都被廣泛使用,極大的支撐著人類的日常生活,是使國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的必要?jiǎng)恿υ慈?/p>
2 高分子化學(xué)不同領(lǐng)域的使用分析
使用高分子化學(xué)的研究都處于高端技術(shù)領(lǐng)域,它的發(fā)展方向一定會(huì)和社會(huì)發(fā)展的方向和各種行業(yè)發(fā)展要求相適應(yīng)。
以后的高分子化學(xué)一定會(huì)其它領(lǐng)域相互融合,高分子材料的使用注定會(huì)減少人類對(duì)自然資源的依賴程度,逐漸向納米、綠色和智能等方向轉(zhuǎn)變,在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)中占據(jù)了非常重要的位置。
2.1 使地球更加綠色化
在現(xiàn)在很多工業(yè)發(fā)達(dá)的城市,天空中都會(huì)飄著非常濃郁的黑煙,對(duì)人們的日常生活有非常嚴(yán)重的污染。
綠色,在現(xiàn)在被認(rèn)為是沒(méi)有污染、再生性或者可以循環(huán)使用。
在沒(méi)有污染方面,我們需要做的就是減少工業(yè)廢棄物的排放、相對(duì)的減少污染源。
現(xiàn)在的情況表明,化學(xué)行業(yè)中具有污染和治理兩個(gè)方面的性質(zhì),可以對(duì)綠色使用材料進(jìn)行研究,也可以繼續(xù)對(duì)環(huán)境造成惡化。
例如:在研制的過(guò)程中使用的催化劑、溶解劑、中間物品等,在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣、廢渣、廢棄液體等都是對(duì)環(huán)境造成影響的主要元兇,若長(zhǎng)期的進(jìn)行排放,會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響,甚至?xí)䦟?dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的事情發(fā)生。
2.2 減少的自然資源的使用依賴
目前研究的高分子合成材料對(duì)石油具有很強(qiáng)的依賴性,眾所周知,石油是經(jīng)過(guò)地球非常漫長(zhǎng)孕育才出現(xiàn)的,另外,石油也是現(xiàn)如今人類社會(huì)非常重要的能源,石油資源現(xiàn)在正在快速的減少,而且不能快速的進(jìn)行補(bǔ)充,所以人們現(xiàn)在非常急切的找到可以代替石油使用的資源,這已經(jīng)成為現(xiàn)在高分子化學(xué)研究中非常重要的課題。
在對(duì)物質(zhì)中原子和分子的比率進(jìn)行調(diào)節(jié),對(duì)物質(zhì)的微觀特性、宏觀特性以及表面性質(zhì)進(jìn)行加強(qiáng)控制,也許這種物質(zhì)就會(huì)滿足一些行業(yè)的使用要求,當(dāng)這種情況出現(xiàn)的時(shí)候就可以把這種物質(zhì)作為材料使用。
所以,在對(duì)材料進(jìn)行配置的時(shí)候就會(huì)減少對(duì)不可再生資源的依賴程度,并對(duì)使用材料和環(huán)境進(jìn)行相互協(xié)調(diào),這是現(xiàn)如今化學(xué)研究當(dāng)中非常重要的領(lǐng)域。
現(xiàn)在很多高分子合成材料都非常依賴石油資源。
想要解決目前的情況,可以對(duì)天然高分子進(jìn)行利用,這其中也應(yīng)該包含對(duì)無(wú)機(jī)高分子的不斷探索和研究。
現(xiàn)在由石油合成的高分子材料,主要因?yàn)樵又幸蕴紴橹饕?其中還含有少量的氮、氧等原子,所以被稱為有機(jī)高分子。
無(wú)機(jī)高分子是因?yàn)橹麈溕系慕M成原子中不含碳。
根據(jù)元素的性質(zhì)進(jìn)行判斷,大約有40～50種元素可以成為長(zhǎng)鏈分子。
現(xiàn)在引起科學(xué)家高度重視的一種無(wú)機(jī)高分子,它的主鏈上都是硅原子,并且含有有機(jī)側(cè)鏈的聚硅烷。
2.3 使高分子材料不斷納米化
現(xiàn)在很多高分子化學(xué)反應(yīng)中的原子經(jīng)過(guò)重新排列組合之后的反應(yīng)空間要比原子的大小大出很多,所以,化學(xué)反應(yīng)的研究要在一個(gè)受限空間之中進(jìn)行。
若在有限的空間中,像納米量級(jí)的片層當(dāng)中,小型分子由于和片層分子相互作用而且還在一個(gè)比較受限的空間內(nèi)進(jìn)行排列,之后產(chǎn)生單體聚合,聚合之后的產(chǎn)物的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不會(huì)再受限的空間內(nèi)進(jìn)行全部的復(fù)制,這種情況和自由空間的結(jié)果完全不同。
我們也許會(huì)在受限制空間內(nèi)進(jìn)行聚合反應(yīng)的分子中提煉出高分子納米化學(xué)的定義。
化學(xué)的研究對(duì)象基本都是納米量級(jí)的分子和原子,但是因?yàn)闆](méi)有精細(xì)的方式,沒(méi)有達(dá)到可以在納米尺度上精確控制分子或者原子的程度,所以現(xiàn)如今很難做到對(duì)分子的精準(zhǔn)設(shè)計(jì),使化學(xué)的合成讓人感覺(jué)非常的粗放。
高分子化學(xué)在納米程度上精要精確的按照分子設(shè)計(jì),在此基礎(chǔ)上確定分子鏈中的原子配比位置以及相互結(jié)合的方式,通過(guò)納米技術(shù)對(duì)分子、原子和分子鏈進(jìn)行非常精確的控制,達(dá)到對(duì)高分子各級(jí)結(jié)構(gòu)的位置確定。
這樣就可以精確的控制新合成材料的功能和特性。
2.4 面向智能材料的高分子化學(xué)研究路線
20世紀(jì)的人類社會(huì)是以合成材料為標(biāo)志的,在21世紀(jì)人類社會(huì)的標(biāo)志將會(huì)是智能材料。
高分子化學(xué)仍然是進(jìn)入智能材料時(shí)期非常重要的組成部分。
材料自身具有的功能可以根據(jù)外部條件的變化,有意識(shí)的進(jìn)行調(diào)節(jié)和修復(fù)等一系列措施,這就是智能材料的基本定義。
現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)了解高分子有軟物質(zhì)這一特征,簡(jiǎn)單說(shuō)就是可以對(duì)外場(chǎng)具有反應(yīng)。
3 結(jié)語(yǔ)
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,人類把能源、信息以及材料稱為支撐科技革命的重要力量,而且材料也是能源以及信息不斷發(fā)展的基礎(chǔ)所在。
從出現(xiàn)合成有機(jī)高分子材料開(kāi)始,人類就在不斷的進(jìn)行研究和探索,希望可以找到使用廣泛的新型材料,可以廣泛的使用在計(jì)算機(jī)、生物、海洋等一系列領(lǐng)域當(dāng)中。
高分子材料正在向高性能、多功能方向不斷前進(jìn),正在不斷適應(yīng)快速發(fā)展的今天,出現(xiàn)了很多功能非常強(qiáng)健并且廣泛使用的高分子材料。
參考文獻(xiàn)
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