摘要 I 目的 I系统地介绍了几类新一代功能高分子材料 ( 旨在为进一步的研究 J 开发与应用 提供有价值的 参考 ’ 方法 I在分 析 现 有功 能 高 分子 材料结 构特征的 基础上 ( 着重 阐述 了 几 种新一代功能高分子材料的性能特点 J 功能原理及发展动态 ’ 结果 I 高分子材料在结构上的 复杂性和多样性 ( 使其可进行单一或多种结构的 综 合利 用 ( 最大程度地 满足 其他高 新技术 要求材料技术所提供的各种功能 ’ 结论 I新世纪材料技术发展的主流将是分子纳米材料及 其相关学科的融合 ’ 关键词 I 功能高分子材料 K导电 K医用 K生物降解 K复合 K 智能 M 文献标识码 文章编号 中图分类号 I + * ’ " *F I I ! + + O P F # E ! C * + + * G + # P + * " F P + O L =! N 经济与技术大爆炸的时期 ’ 计算机网络的出现使信息技术得到了空前 * +世纪最后 * +年是知识 J 的发展 ( 人类基因组图谱密码的破译使生物工程技术崭露出前所未有的进步 ( 纳米技术的发明与创造 更是材料科学领域的奇迹 ( 必将引领材料科学与工程技术乃至整个科学领域一场全新的技术革命 ’ 面 对如此迅猛的高新技术发展 ( 作为现代文明进步三大支柱之一的 材料领域 变革不 断 ( 成就突 出 ( 应运 光电性 J 压电性和热电性等优异特性及能在分子水平上进行功能结构设计的创新性 ( 已经在很多领域 特别是诸多高新技术领域获得了关键性应用 ’ 本文将对近年来功能高分 子材料 在几个 重点发 展领 域 的研究现状做综述 ’
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础科学来自学报第+ 5卷
格以及特殊的掺杂机制 ! 成为目前导电高分子材料研究的新热点 " 聚苯胺通常可由电化学聚合和化学 聚 合来制备 ! 合成方法和条件不同 ! 得到的产物电导率 # 形态及性能 有较 大差异 " 电 致变 色现象 $ 从黄 可使其用来制备电致变色显示元件 $ %绿%蓝& & " ’ ( ) 聚苯乙炔 聚苯乙炔具有高的分子量 导电性较高且具有发光功能 ! 力学性能好 ! 硫酸 * " + " , $ ! .& 掺杂后电导率超过 + 可应用于高分子材料发光二极管 # 发光电池 # 电致发光面板和器件 " / / /0 1 2 3" * " * 生物医用高分子材料 生物医用高分子材料指用于生理系统疾病的诊断 # 治疗 # 修 复或 替换生 物体组 织或 器官 ! 增 进或
而生了各种适应高新技术发展的新材料 ’ 功能高分子材料做为新 材料的一 大分支 ( 因 其具有 导电 性 J
! 概念与结构特征
现 代材 料种类 繁多 ( 按材料组成 主 要 物质 成 分 特 征 分 ( 主要 有 金属材料 J 陶瓷 材料 J 高 分子 材 料 J 复合 材 料 J 液晶材 料 等K 按 材 料 的 用 途 分( 有 结 构 材 料 和 功 能 材 料’ 功能高分 子 材 料 属 功 能 材 料 范 畴( 指由分子量很大的长链分子组成 的 具 有 和 能 完 成 某 种 特 殊 功 能 的 高 分 子 及 其 复 合 材 料’ 换
图 ! 功能高分子材料结构特征
! R 言 之( 功 能高分 子材料是 指表现出力 学 J 电J 磁J 光J 生物J 化 学 等 特 性 的 材 料Q 其结构特征C 图! 如 ’ G 下I
C ! G 主链型
功能基团为高分子链单元 ( 因此主链本身就具 备功 能作用 ’ 如聚乙 炔分子 链中 的
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收稿日期 I * + + * P + D P * + 作 者万方数据 简介I 徐军C 女( 新疆乌鲁格人( 西安工 程 科 技 学 院 服 装 学 院 副 教 授( 博士( 主要从事纺织服装领域 ! , O , P G ( 的教学与科研工作 ’
种再生丝素膜在人工皮肤 # 烧伤感染创面上的应用显示了独特的优势 ! 临床应用价值显著 ! 前景广阔 " * " * " * 合成高分子材料 合成高分子材料因与人体器官组织的天然高 分子有 着极其 相似的 化学 结 构和物理性能 ! 因而可以植入人体 ! 部分或全部取代有关器官 ! 因此在现 代医学 领域 得到了 最为广 泛 + / 6 的应用 ! 成为现代医学的重要支柱材料 4 与天然生物材料相比 ! 合成高分子材料具有优异的生物相 " 容性 ! 不会因与体液接触而产生排斥和致癌作用 ! 在人体环境中的 老化 不明显 " 通过选 用不同 成分 聚 合物和添加剂 ! 改变表面活性状态等方法可进一步改善其抗血栓性和耐久性 ! 从而获得高度可靠和适 当有机物功能响应的生物合成高分子材料 "
5 6 恢复其功能的高分子材料 ! 研究领域涉及材料学 # 医学 # 生命科学 4 虽已有 7 但蓬 " /多年的研究历史 ! 勃发展始于 * 随着高分子化学工业的发展 ! 出现 了大 量的医 用新材 料和 人工装 置 ! 如 /世纪 8 /年代 !
人工心脏瓣膜 # 人工血管 # 人工肾用透析膜 # 心脏起博器以及骨生长诱导剂等 " 近+ 由于生物医 /年来 ! 学工程 # 材料科学和生物技术的发展 ! 医用高分子材料及其制品正以 其特有 的生物 相容 性 # 无 毒性等 优异性能而获得越来越多的医学临床应用 " 植物 体中提 取的天 然活 性高分 子 ! 如 * " * " + 天然生物材料 天然生物材料是指从自然界现有的动 # 从各种甲壳类 # 昆虫类动物体中提取的甲壳质壳聚糖纤维 ! 从海藻 植物 中提取 的海 藻酸盐 ! 从 桑蚕体 内分泌的蚕丝经再生制得的丝素纤维与丝素膜 ! 以及由牛屈肌腱重新组构而成的骨胶原纤维等 " 这些 纤维都具有很高的生物功能 ! 具有很好的生物适应性 ! 在保护伤口 # 加速 创面愈 合方面 具有强 大的 优 势! 已引起国内外医务界广泛的关注 " 甲 壳质主要存在于甲壳类 # 昆虫类的外壳和霉菌类细胞壁中 ! 是甲壳素 和壳聚 糖的 统称 $ 壳 聚糖 稀酸 # 稀 碱 及 一 般 的 有 机 溶 剂! 可 溶 于 浓 无 机 酸 和 一 些 特 殊 的 有 机 溶 剂! 其 化 学 结 构 为 9: 乙 酰 基: ) 4 , 6 葡 胺糖通过 ;: 甙键联结的直 链 状 多糖 目 前 甲 壳质 壳聚 糖纤维已有 成熟 的制备 工艺 由于 $ + ! 7 & " ! " 脱酰后的甲壳质 $ 即壳聚糖 & 具 有相容 性 # 粘合性 # 降 解性 甲 壳素具有极强的生物活性及生物亲和性 ! 及良好的成纤成膜能力 ! 已被广泛地应用于医药 # 纺织 # 化工 # 食品 # 生物技 术等众 多领 域 " 据 日本 # 美 同时还具有消炎止痛 # 促进伤口愈合 # 能被人体吸收的功效 ! 是最为理想的手术缝合线 < 壳聚糖纤维制 造的人造皮肤 ! 通过血清蛋白质对甲壳素微细纤维进行处理 ! 可提高对创面浸出的血清蛋白质的吸附 有利于创伤愈合 ! 在各类人造皮肤中其综合疗效最佳 " 丝素纤维和丝 素膜是 近几 年在世 界范围 发 性! 展非常快 # 并得到迅速推广应用的一类天然生物材料 " 由家蚕丝脱 胶后 可得到 纯丝 素蛋白 成分 ! 丝素 蛋 白 是一种优质的生物 医 学 材 料 ! 具 有 无 毒# 无 刺 激 性# 良 好 的 血 液 相 容 性 和 组 织 相 容 性" 据研究报
第 ’期
新型功能高分子材料的研究与应用
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双键结构 ! 使整个分子链构成大 "键 ! 呈现导电功能 # 侧链型 功能基团位于高分子链的侧基上 通过接枝在 分子 主链上 而获 得功能 作用 # 如磺 $ % & ! 使其具有较强的吸水功能和离子交换功能 # 酸基接在苯乙烯主链上 ! $ ’ & 分散型 材料 # 利用其界面效应可以将信息 $ ( & 接合型 功能高分子材料与金属或半导体接合的层状复合物 ! 转变成电动势 # 有机 ) 半导体传感材料就属于这一类 # 在功能高分子材料中分散或固定无机分子 ! 增加 敏感功 能性 ! 即功 能高分 子复合
% 研究进展
% # * 导电高分子材料及其应用 导电高分子材料科学是近年来发展较快的领域 ! 自* 发现 + , ,年第一个导电高分子聚乙炔 $ & ./ 以来 ! 对导电聚合物的合成 0 结构 0 导电机理 0 性能 0 应用等方面有许多新认识 ! 现已发展成为一门相对
% ! ’ 2 独立的学科 1 从导电机理的角度看 ! 导电高分子大致可分为两大类 3 第一类是复合型导电高分子材 #
A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A 综 述 B B
新型功能高分子材料的研究与应用
徐 军
D ! + + E F G 西安工程科技学院 服装学院 (陕西 西安 C
料! 它是指在普通的聚合物中加入各种导电性填料而制成的 ! 这些导电性填料可以是银 0 镍0 铝等金属 的微细粉末 ! 导电性碳黑 ! 石墨及各种导电金属盐等 # 此类导电高分子材 料在国 内外 已得以 广泛的 应 用! 如抗静电 0 电磁波屏蔽 0 微波吸收 0 电子元件中的电极等 # 第二类是结构型导电高分子材料 ! 即依靠 高分子本身产生的导电载流子导电 ! 这类导电高分子材料一般经 4 掺杂 5 后具 $ -型掺杂或 6 型掺杂 & 有 高的导电性能 $ 电导率增加几个数量级 ! 如图 %所示 & 多为共轭型高 聚物 # 目 前研究 较多的 导电 高 ! 分子 有 聚 乙 炔 $ 聚苯胺$ 聚吡咯$ 聚噻吩$ 聚对苯撑$ 聚苯基乙炔 & 0 0 0 & 0 & 0 ./ .6& 7& 8 ( 2 等1 #