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高分子化學的發展情況與方向
高分子化學的發展情況與方向
摘要:隨著我們國家新型技術的不斷發展,使用高分子材料的頻率增加,高分子化學逐漸進入人們視野,在許多行業都廣泛使用。
本文對高分子化學的發展情況做了簡單分析,對高分子化學的發展方向做了詳細的闡述。
關鍵詞:高分子 新型技術 化學
從19世紀中期開始到現在,經過了這么長時間的不斷發展,高分子體系已經從高分子改性逐漸向高分子合成、構筑、光電功能高分子等方向轉變。
人們的生活也從高分子化學中受益匪淺,小到日常可見的材料、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、樹脂等。
現在對高分子化學的研究方向已經轉向了新功能材料,在目前快速發展的情況下看,高分子化學會和其它學科相互之間相繼結合穿插,一定會在納米材料、智能等一系列研究領域中廣泛使用,適應現代化可持續發展的目標,使所有研究項目都向綠色科學方向發展。
1 現如今高分子化學的發展情況
自從20世紀到現在,隨著工業技術的快速發展,天然資源已經露出了疲態,科學家們已經開始使用高分子化學進行材料的合成。
有數字表明,在之前的40年中,使用材料的速度正在以每10年五倍增長,人類三大合成材料,其中包括塑料、橡膠、纖維,在使用過程中表現出了令人驚訝的增長速度。
新型的材料,特別表現在合成材料,在工業、建筑、農業、電子技術方面都被廣泛使用,極大的支撐著人類的日常生活,是使國民經濟持續發展的必要動力源泉。
2 高分子化學不同領域的使用分析
使用高分子化學的研究都處于高端技術領域,它的發展方向一定會和社會發展的方向和各種行業發展要求相適應。
以后的高分子化學一定會其它領域相互融合,高分子材料的使用注定會減少人類對自然資源的依賴程度,逐漸向納米、綠色和智能等方向轉變,在實現可持續發展的目標中占據了非常重要的位置。
2.1 使地球更加綠色化
在現在很多工業發達的城市,天空中都會飄著非常濃郁的黑煙,對人們的日常生活有非常嚴重的污染。
綠色,在現在被認為是沒有污染、再生性或者可以循環使用。
在沒有污染方面,我們需要做的就是減少工業廢棄物的排放、相對的減少污染源。
現在的情況表明,化學行業中具有污染和治理兩個方面的性質,可以對綠色使用材料進行研究,也可以繼續對環境造成惡化。
例如:在研制的過程中使用的催化劑、溶解劑、中間物品等,在生產過程中產生的廢氣、廢渣、廢棄液體等都是對環境造成影響的主要元兇,若長期的進行排放,會對環境造成嚴重的影響,甚至會導致不可逆轉的事情發生。
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石油具有很強的依賴性,眾所周知,石油是經過地球非常漫長孕育才出現的,另外,石油也是現如今人類社會非常重要的能源,石油資源現在正在快速的減少,而且不能快速的進行補充,所以人們現在非常急切的找到可以代替石油使用的資源,這已經成為現在高分子化學研究中非常重要的課題。
在對物質中原子和分子的比率進行調節,對物質的微觀特性、宏觀特性以及表面性質進行加強控制,也許這種物質就會滿足一些行業的使用要求,當這種情況出現的時候就可以把這種物質作為材料使用。
所以,在對材料進行配置的時候就會減少對不可再生資源的依賴程度,并對使用材料和環境進行相互協調,這是現如今化學研究當中非常重要的領域。
現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,可以對天然高分子進行利用,這其中也應該包含對無機高分子的不斷探索和研究。
現在由石油合成的高分子材料,主要因為原子中以碳為主要元素,其中還含有少量的氮、氧等原子,所以被稱為有機高分子。
無機高分子是因為主鏈上的組成原子中不含碳。
根據元素的性質進行判斷,大約有40～50種元素可以成為長鏈分子。
現在引起科學家高度重視的一種無機高分子,它的主鏈上都是硅原子,并且含有有機側鏈的聚硅烷。
2.3 使高分子材料不斷納米化
現在很多高分子化學反應中的原子經過重新排列組合之后的反應空間要比原子的大小大出很多,所以,化學反應的研究要在一個受限空間之中進行。
若在有限的空間中,像納米量級的片層當中,小型分子由于和片層分子相互作用而且還在一個比較受限的空間內進行排列,之后產生單體聚合,聚合之后的產物的拓撲結構不會再受限的空間內進行全部的復制,這種情況和自由空間的結果完全不同。
我們也許會在受限制空間內進行聚合反應的分子中提煉出高分子納米化學的定義。
化學的研究對象基本都是納米量級的分子和原子,但是因為沒有精細的方式,沒有達到可以在納米尺度上精確控制分子或者原子的程度,所以現如今很難做到對分子的精準設計,使化學的合成讓人感覺非常的粗放。
高分子化學在納米程度上精要精確的按照分子設計,在此基礎上確定分子鏈中的原子配比位置以及相互結合的方式,通過納米技術對分子、原子和分子鏈進行非常精確的控制,達到對高分子各級結構的位置確定。
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研究路線
20世紀的人類社會是以合成材料為標志的,在21世紀人類社會的標志將會是智能材料。
高分子化學仍然是進入智能材料時期非常重要的組成部分。
材料自身具有的功能可以根據外部條件的變化,有意識的進行調節和修復等一系列措施,這就是智能材料的基本定義。
現在科學家已經了解高分子有軟物質這一特征,簡單說就是可以對外場具有反應。
3 結語
隨著社會的不斷發展,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展的基礎所在。
從出現合成有機高分子材料開始,人類就在不斷的進行研究和探索,希望可以找到使用廣泛的新型材料,可以廣泛的使用在計算機、生物、海洋等一系列領域當中。
高分子材料正在向高性能、多功能方向不斷前進,正在不斷適應快速發展的今天,出現了很多功能非常強健并且廣泛使用的高分子材料。
參考文獻
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