高分子材料展望精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的高分子材料展望主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：高分子材料展望范文

关键词：高分子材料；可降解；生物

中图分类号：TQ464 文献标识码:A

我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列，每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解，以尽量减少对人类及环境的污染。生物可降解材料，是指在自然界微生物，如细菌、霉菌及藻类作用下，可完全降解为低分子的材料。这类材料储存方便，只要保持干燥，不需避光，应用范围广，可用于地膜、包装袋、医药等领域。生物可降解的机理大致有以下3 种方式： 生物的细胞增长使物质发生机械性破坏； 微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。按照上述机理，现将目前研究的几种主要的可生物可降解的高分子材料介绍如下。

1生物可降解高分子材料概念及降解机理

生物可降解高分子材料是指在一定的时间和一定的条件下，能被微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的高分子材料。

生物可降解的机理大致有以下3种方式：生物的细胞增长使物质发生机械性破坏；微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。一般认为，高分子材料的生物可降解是经过两个过程进行的。首先，微生物向体外分泌水解酶和材料表面结合，通过水解切断高分子链，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物摄入人体内，经过种种的代谢路线，合成为微生物体物或转化为微生物活动的能量，最终都转化为水和二氧化碳。

因此，生物可降解并非单一机理，而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用，相互促进的物理化学过程。到目前为止，有关生物可降解的机理尚未完全阐述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、生物侵蚀及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除与材料本身性能有关外，还与材料温度、酶、PH值、微生物等外部环境有关。

2生物可降解高分子材料的类型

按来源，生物可降解高分子材料可分为天然高分子和人工合成高分子两大类。按用途分类，有医用和非医用生物可降解高分子材料两大类。按合成方法可分为如下几种类型。

2.1微生物生产型

通过微生物合成的高分子物质。这类高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染环境的生物可降解塑料。如英国ICI 公司生产的“Biopol”产品。

2.2合成高分子型

脂肪族聚酯具有较好的生物可降解性。但其熔点低，强度及耐热性差，无法应用。芳香族聚酯(PET) 和聚酰胺的熔点较高，强度好，是应用价值很高的工程塑料，但没有生物可降解性。将脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺) 制成一定结构的共聚物，这种共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。

2.3天然高分子型

自然界中存在的纤维素、甲壳素和木质素等均属可降解天然高分子，这些高分子可被微生物完全降解，但因纤维素等存在物理性能上的不足，由其单独制成的薄膜的耐水性、强度均达不到要求，因此，它大多与其它高分子，如由甲壳质制得的脱乙酰基多糖等共混制得。

2.4掺合型

在没有生物可降解的高分子材料中，掺混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得产品具有相当程度的生物可降解性，这就制成了掺合型生物可降解高分子材料，但这种材料不能完全生物可降解。

3生物可降解高分子材料的开发

3.1生物可降解高分子材料开发的传统方法

传统开发生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化学合成法和微生物发酵法等。

3.1.1天然高分子的改造法

通过化学修饰和共混等方法，对自然界中存在大量的多糖类高分子，如淀粉、纤维素、甲壳素等能被生物可降解的天然高分子进行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法虽然原料充足，但一般不易成型加工，而且产量小，限制了它们的应用。

3.1.2化学合成法

模拟天然高分子的化学结构，从简单的小分子出发制备分子链上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，这些高分子化合物结构单元中含有易被生物可降解的化学结构或是在高分子链中嵌入易生物可降解的链段。化学合成法反应条件苛刻，副产品多，工艺复杂，成本较高。

3.1.3微生物发酵法

许多生物能以某些有机物为碳源，通过代谢分泌出聚酯或聚糖类高分子。但利用微生物发酵法合成产物的分离有一定困难，且仍有一些副产品。

3.2生物可降解高分子材料开发的新方法——酶促合成

用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶学的发展，酶在有机介质中表现出了与其在水溶液中不同的性质，并拥有了催化一些特殊反应的能力，从而显示出了许多水相中所没有的特点。

3.3酶促合成法与化学合成法结合使用

酶促合成法具有高的位置及立体选择性，而化学聚合则能有效的提高聚合物的分子量，因此，为了提高聚合效率，许多研究者已开始用酶促法与化学法联合使用来合成生物可降解高分子材料。

4生物可降解高分子材料的应用

目前生物可降解高分子材料主要有两方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解决环境污染问题，以保证人类生存环境的可持续发展。通常，对高聚物材料的处理主要有填埋、焚烧和再回收利用等3种方法，但这几种方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物医用材料。目前，我国一年约生产3000 多亿片片剂与控释胶囊剂，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是传统的糖衣片，而国际上发达国家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我国的片剂制造水平与国际先进水平有很大的差距。国外片剂和薄膜衣片多采用羟丙基甲纤维素，羟丙纤维素、丙烯酸树脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、邻苯二甲酸醋酸纤维素、羟甲基纤维素钠、微晶纤维素、羟甲基淀粉钠等。

参考文献

[1]侯红江，陈复生，程小丽，辛颖.可生物降解材料降解性的研究进展[J].塑料科技，2009，(03):89-93.

[2]翟美玉，彭茜.生物可降解高分子材料[J].化学与粘合，2008，(05).

第2篇：高分子材料展望范文

【关键词】功能材料；高分子；现状；发展

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类文明的重要里程碑，如今有人将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱。进入本世纪80年代以来，一场与之相适应的“新材料革命”蓬勃兴起。功能材料是新材料发展的方向，而功能高分子材料占有举足轻重的地位，由于其原料丰富、种类繁多，发展十分迅速，已成为新技术革命必不可少的关键材料[1]。

1.功能高分子材料

功能高分子材料在其原有性能的基础上，赋予其某种特定功能。诸如：化学性、导电性、光敏性、催化性，对特定金属离子的选择螯合性，以及生物活性等特殊功能，这些都与在高分子主链和侧链上带有特殊结构的反应基团密切相关。

2.功能高分子材料的研究现状

在原来高分子材料的基础上，可将功能高分子材料分为两类：一类是以改进其性能为目的的高功能高分子材料；另一类是为赋予其某种新功能的新型功能高分子材料[2]。

2.1高功能高分子材料

2.1.1化学功能高分子材料

化学功能高分子材料通常具有某种化学反应功能，它将具有化学活性的基团连接到以原有主链链为骨架的高分子上。离子交换树脂是一种带有可交换离子的活性基团、具有三维网状结构、不溶的交联聚合物，在水中具有足够大的凝胶孔或大孔结构，由于它具有高效快速分析和分离功能，目前已广泛用于硬水软化、废水净化、高纯水制备、海水淡化、溶液浓缩和净化、海水提铀，特别是在食品工业、制药行业、治理污染和催化剂中应用的更为广泛。

2.1.2光功能高分子材料

在光的作用下，实现对光的传输、吸收、贮存、转换的高分子材料即为光功能高分子材料。近年来，在数据传输、能量转换和降低电阻率等方面的应用增长迅速。感光性树脂由感光基团或光敏剂吸收光的能量后，迅速改变分子内或分子间的化学结构，引起物理和化学变化。光致变色高分子具有光色基团，不同波长的光对其照射时会呈现不同的颜色，而当其受到特定波长照射后又会恢复为原来的颜色。利用这种可逆反应可以实现信息的存储、信号的显示和材料的隐蔽，应用前景十分诱人。

2.1.3电功能高分子材料

依据材料的结构和组成，可将导电高分子分为两大类：一类是依靠高分子结构本身所能提供的载流子导电的结构型导电高分子，在电致显色、微波吸收抗静电、等领域显示出广阔的应用前景。另一类是高分子材料本身不具有导电性能，依靠添加在其中的炭黑或金属粉导电的复合型导电高分子，具有制备方便，实用性强的特点，在许多领域发挥着重要的作用，常用作导电橡胶电磁波屏蔽材料和抗静电材料。

2.1.4生物医用高分子材料

生物医用高分子包括医用高分子和药用高分子两大类。

医用高分子材料材料科学应用于生物医疗的交叉学科，将加工后的无生命的材料用来取代或恢复某些组织器官的功能。医用高分子材料作用于人体必须具备生物相容性、化学稳定性、耐腐蚀老化、易于加工等优点，主要用于人工器官、治疗疾患、诊断检查等医疗领域中。目前，医用功能高分子材料在心血管的植入、局部整形和眼睛系统的矫正等方面获得了较大成果。

新型高分子药物，具有缓释、长效、低毒的特点，分为两类：一类药物即为高分子本身，可以直接用作药物，也可以通过合成获得某些疗效。另一类高分子药物高分子本身没有药用价值，而是作为药物的载体，以离子键或共价键的形式连接具有药理活性的低分子化合物，制成高分子药物控制释放制剂。一方面达到将最小的剂量在作用于特定部位产生治效的目的；另一方面使药物的释放速率可控，在提高疗效的同时降低了毒副作用[3]。

2.2新型功能高分子材料

2.2.1高吸水性高分子材料

近年来开发的高吸水性树脂是一种新型功能高分子材料，它可吸收自身重量数百倍至上千倍的水，自身含有强亲水性基团同时具有一定交联度。此外，高吸水性树脂的保水性能极好，即使受压也不会渗水，而且具有吸收氨等臭气的功能。高吸水性树脂在石油、化工、轻工、建筑等部门被用作堵水剂、脱水剂、增粘剂、密封材料等；在农业上可以做土壤改良剂、保水剂、植物无土栽培材料、种子覆盖材料，并可用以改造沙漠，防止土壤流失等；在日常生活中，高吸水性树脂可用作吸水性抹布、餐巾、鞋垫、一次性尿布等。

2.2.2 CO2功能高分子材料

在不同催化剂作用下，以CO2为基本原料与其他化合物缩聚成多种共聚物。其中研究较多、已取得实质性进展、并具有应用价值和开发前景的共聚物是由CO2与环氧化合物通过开键、开环、缩聚制得的CO2共聚物脂肪族碳酸酯。把长期以来因石化能源燃烧和代谢而排放的污染环境、产生温室效应的CO2视为一种新的资源。利用它与其他化合物共聚，合成新型CO2共聚物材料，对解决当今世界日趋严重的CO2含量增高等问题有重要的现实意义。

2.2.3形状记忆功能高分子材料

形状记忆功能材料的特点是形状记忆性，它是一种能循环多次的可逆变化。即具有特定形状的聚合物受到外力作用，发生变形并被保持下来；一旦给予适当的条件（力、热、光、电、磁），就会恢复到原始状态。根据不同的触发材料记忆功能的条件，可将其分为电致型、光致型、热致型和酸碱感应型。形状记忆高分子材料是高分子功能材料研究新分支，在电子、印刷、纺织、包装和汽车工业中具有良好的发展前景。

2.2.4生态可降解高分子材料

随着人类对环境的重视，材料的可降解性成为新的性能指标，因此生态可降解高分子材料受到广泛重视。目前我国生态可降解性高分子材料的发展还处于复制和仿制国外产品的初级阶段，国外产品占据主要市场。高分子的降解主要是各种生物酶的水解，其中聚乳酸类高分子是已开发应用于生命科学新型生物可降解材料，尽管已形成了多个品种，但目前应用的生物可降解材料在生物相容性、理化性能、控制其降解速率和缓释性等方面仍存在较多问题，有待进一步研究[4]。

3.开发功能高分子材料的重要意义

功能高分子材料其独特的功能和不可替代的特性已带来各个领域技术进步，甚至质的飞跃，且在各行业已产生相当高的经济和社会效益，并导致许多新产品的出现。随着人们对有机高分子材料研究的逐步深入和加强，功能高分子材料的方向包括两方面：一方面，改进通用有机高分子材料，在不断提高它们的使用性能的同时，扩大其应用范围。另一方面，与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强。因此，功能高分子材料是未来材料科学与工程技术领域的重要发展方向，必将影响人类的生产和生活产[5]。

【参考文献】

［1］张恒翔，蔡建，邱莎莎.功能高分子材料在军用包装中的应用[J].包装工程，2011，（23）：60～62.

［2］杨晓红，王海英.新型有机高分子材料发展[J].科技资讯，2009，（4）：7.

［3］杨北平，陈利强，朱明霞.功能高分子材料发展现状及展望[J].广州化工，2011，（6）：17～18.

第3篇：高分子材料展望范文

通过学科间的有效协同，可建设一系列综合性、创新性实验项目。综合性实验项目的开设，经常出现学时不够用的问题。为此，有的老师将综合性实验拆成多个单元进行，如合成单元、结构测定单元、性能测定单元和应用单元，这是完全可以的。如果能在有限的学时内，完成包括合成单元在内的两个以上的单元，那么也可以成功开设综合性实验。所以，将综合性实验项目控制在有限的学时内，也是开设综合实验时应该注意的问题。有机结合如何做好高分子材料的回收工作，也成为了高分子化学工作者要解决的问题。夏季里，学生们废弃矿泉水瓶大都是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的，如何做好“PET矿泉水瓶的回收利用呢？”带着这个问题，学生们查阅资料提出不同的解决方案。要从高分子化学的角度解决这一问题的话，最终确定了乙二醇降解法进行PET的回收。高分子化学实验与水处理技术协同创新环境工程专业自2004年起进行招生，水处理实验室运行已有7年，将合成的高分子材料用于水质处理。

2高分子材料合成

高分子材料合成时间较长，选择水处理实验时间相对较短的比较合适。开设了“聚苯胺的制备及其对Cr（Ⅵ）离子吸附性研究”，先是采用溶液法制备聚苯胺，再将其应用于含有Cr（Ⅵ）离子的水质处理中，通过单因素分析实验发现，pH值对Cr（Ⅵ）离子的吸附影响较大，在pH值为3时，聚苯胺对Cr（Ⅵ）离子的去除率最大。学生在成功合成高分子材料后，可以及时观察或检测到水处理后的效果，打破了学生原有的高分子材料只会造成环境污染的浅显认识，使学生正确地认识到高分子材料在环境保护、尤其在水处理方面的贡献。有机结合仅以材料化学专业为例，就先后建设了德州鸿雁塑胶有限公司等12个校内外实习基地。学生在实习过程中，接触到塑料挤出成型工艺和塑料注塑成型工艺，将其与有机玻璃的浇铸成型技术，放在一起讲解，将课堂内容延伸至课堂外。尤其是受实习内容的影响，增强学生自主学习的意识，提高了学生的学习兴趣。

3基于校企合作的教材建设

不断更新网站内容，尤其是增加拓展训练、材料性能与测试、可替换实验和研究性实验，建成了《高分子化学实验》省级精品课程网站。建成了《高分子化学实验》省级精品课程并不是最终目的，不能停滞不前。为此，不断更新教育理念，改进教学内容和教学方法，增加课程教学特色。目前，网站共引入实验项目46项，且所有实验项目均经过试做，完全可行。为学生的自主性学习提供了便利，也为设计性实验、综合性实验、研究性实验的开设提供了依据。

4结论与展望

第4篇：高分子材料展望范文

【关键词】　工程；塑料；应用 发展

一、引言

在当今国民经济迅速发展的社会中，塑料新材料工业作为战略性的基础工业，它的专业技术水平和产业规模已成为衡量一个国家经济发展、科技进步和综合国力的重要标志。

工程塑料一般是指可以作为结构材料承受机械应力、能在较宽的温度范围和较为苛刻的化学及物理环境中使用的塑料材料。工程塑料性能优良，可替代金属作结构材料，被广泛应用了电子电气、交通运输、机械设备及日常生活用品等领域。工程塑料的发展非常迅速，每年都以7%～10%的惊人速度增长。

二、工程塑料应用及其发展方向

（一）工程塑料在汽车行业的应用

世界汽车发展的方向是节能与环保，轻量化、舒适化、节能化是汽车工业领域发展的最新趋势，这一趋势将进一步加速汽车塑料化发展的进程。据相关技术资料报道，汽车自重每减少10%，燃油的消耗量可降低6%-8%。从某种程度上讲，汽车塑料的用量是衡量一个国家汽车生产技术水平的标志之一。近年来，国际上汽车塑料的用量在不断增加，平均每辆汽车的塑料用量从20世纪70年代初的50-60千克已发展到目前的150千克，而且增长还在继续。在日本、美国和欧洲等发达国家中，每辆轿车平均使用塑料已超过150千克，占汽车总重量的10%以上。目前，我国每辆轿车的塑料用量平均为100千克，占总重量的8%左右，达到国外20世纪80年代中期的水平。我国政府已制定了相关的政策，加速汽车零部件的国产化进程，同时也限定了汽车的燃油消耗标准，这无疑给汽车工业零配件生产厂商和塑料供应商提供了一个绝好的发展机遇。今后工程塑料在汽车工业领域发展中将发挥更加重要的作用。

（二）工程塑料在电子行业的应用

随着我国电子电器产品国产化率的逐步提高和出口量逐年增加，工程塑料的消费量呈急速上升趋势。尽管国内产品的技术含量和附加值都还很低，但这并不影响电子电器制造业对工程塑料的巨大需求。通讯办公设备、中小型家用电器等行业领域对塑料需求量的不断增加，也为工程塑料提供了广阔的应用前景。

（三）工程塑料在建筑行业的应用发展

近年来，建材行业领域用塑料发展很快，以工程塑料为原料的各种塑料薄膜、片材、板材、管材、框架、异型材等制品将具有更大的市场需求。按照建设部提出的“十一五”规划，5年内建筑节能量要达到1.01亿吨标准煤，节能建筑总面积要超过21.6亿平方米，其中新建筑16亿平方米，改造现有建筑5.6亿平方米。中国有400亿平方米既有建筑，目前约有三分之一需进行节能改造，按照每平方米200元的改造标准，这部分建筑节能材料和技术在未来的市场容量可达2.6万亿元。对于具有节能、节材、节水、节地等特点的塑料管道，到2010年建筑给水和排水管道80%要采用塑料管，建筑雨水排水管道70%要采用塑料管。这其中，将有不少市场份额属于工程塑料。

就工程塑料而言，开发一种新的聚合物投资大、见效慢，所以在短期内，新的聚合物品种开发方面将不会有重大突破，一般采用现有聚合物经过改性等手段来满足客户不断提出的新需求。今后几年，工程塑料将在合金技术、纳米技术和功能材料等方面有较大的发展，并将被广泛应用于航空航天、汽车和体育器材等高新技术领域。另一方面，由于石油资源的短缺，今后二氧化碳聚合物、玉米、植物纤维及植物蛋白聚合物会被进一步开发利用，像PLA穴聚乳酸雪、PBS穴醇酸聚酯类雪等等。三聚氰胺泡沫材料和纤维织物有可能替代聚氨酯泡沫和化纤织物，原因在于其耐热和阻燃性能远远高于聚氨酯和化纤材料。

（四）导电高分子材料的应用与发展导电高分子材料一般分为结构型和复合型两大类。其中结构型导电高分子材料的主要用途是导电材料、蓄电池电极材料、光功能元件、半导体材料，其研究开发主要集中在具有与金属相同的电导率；在空气中的稳定性；具有高功能；具有良好的加工成型性等四个方面。

1、复合型导电高分子材料，是由导电物质与高分子材料复合而成，是目前已被广泛应用的功能性高分子材料。其主要应用领域是：

（1）在电子、电器领域中集成电路、晶片、传感器护套等精密电子元件生产过程中使用的防静电周转箱、晶片载体、薄膜袋等。

（2）防爆产品的外壳及结构件，如：煤矿、油船、油田、粉尘及可燃气体等场合中使用的电器产品外壳及结构件。

（3）中、高压电缆中使用的半导电屏蔽材料。

（4）电讯、电脑、自动化系统、工业用电子产品、消费用电子产品、汽车用电子产品等领域中的电器产品EMI屏蔽外壳。

2、结构型导电聚合物要想进一步实用化，目前必须解决好以下主要问题：

（1）稳定性欠缺：导电高分子中的氧原子对水是极不稳定的，这是妨碍其实用化的最大问题。

（2）掺杂剂多是有毒的：如AsF5、I2、Br2等。

（3）成型困难：导电聚合物主链中的共轭结构使分子链僵硬，不溶不融，从而给自由地成型加工带来困难。

（4）经济性差：其价格比金属及普通塑料高，难以实用化。

对于复合型导电塑料的应用与发展，当前需要着重研究的是金属纤维填充的电磁波屏蔽材料，需要解决的主要课题是：①减小比重；②使导电性均一；③降低成本；④改善外观。

导电聚合物的未来发展展望，最主要的是开发以下几种材料：①高导电性高分子；②有机太阳能电池；③有机超导材料。更为长远的课题研究是分子性薄膜和分子电子装置。

三、结语

未来我国工农业的发展将会对塑料制品的依赖性会越来越强，高性能、多功能的塑料制品已经成为相关行业领域重要的材料支撑。为适应市场的发展，我们应当解放思想，转变观念，从一味追求降低成本的束缚中解放出来，确立塑料改性的高性能化、多功能化、品牌化、高档次化的发展模式，不断提高塑料改性的技术研究水平，进一步扩大改性塑料的应用范围，促进塑料改性行业领域的更大发展，树立在提高改性塑料的物理机械和综合应用性能以及扩大工程化应用的前提下，降低制造成本的塑料改性新观念。

第5篇：高分子材料展望范文

关键词：微胶囊；菌剂；净水；应用

中图分类号：X52文献标识码：A文章编号：16749944（2016）18005302

1引言

近年来，我国81.5%以上的城市内及城市周边水体受到了污染，其中很多还出现了水体变黑、发臭的现象。传统的水体污染治理方法工程量与资金耗费巨大，存在占用土地、使周边环境二次污染等负面影响[2]。因而，微生物被越来越多的应用于水体污染治理中，具有成本低廉、施工简单、见效快等特点。目前，市场上的净水菌剂多是在细菌发酵液中加入吸附剂、赋形剂，然后干燥成固体而成[3]。长期实际使用中发现，现有的净水菌剂存在储存时间短、微生物在水中难以均匀分散并协同作用等缺陷，进而影响了水体净化效率。采用微胶囊技术包裹多种水体净化微生物，从而制成微胶囊复合菌剂，可以将菌体与外界环境隔离开，降低外界环境对菌体的影响，提高菌体保存时间。此外，微胶囊在水中容易分散，有利于菌体均匀分布到水体中。

2微胶囊技术特点

微胶囊技术是指以天然或合成的高分子材料作为囊壁，通过化学法、物理法或物理化学法将固体或液体材料包囊成直径为1～500μm的微小囊状物的技术。微胶囊技术的优势在于：囊心物被壁材包住而与外界环境隔离，从而减少甚至避免外界的空气、光照、辐射、湿度等因素对囊心物的影响；微胶囊壁材通常具有一些特殊的性质，在一定环境中，如压力、pH值、酶、温度或溶剂等可以破坏壁材，从而使囊心物被释放出来。微胶囊技术用途广泛，无论是气体、液体、固体、甚至是具有生命的微生物都可以被制成微胶囊[4]。

3微胶囊制备方法

微胶囊制备方法通常根据其性质、囊壁形成的机制和成囊条件分为化学法、物理法、物理化学法等三类[5]。其中化学法包括界面聚合法、原位聚合法和锐孔法3种；物理法包括喷雾干燥法、空气悬浮法（又称流化床技术）和挤压法三种；物理化学法包括水相分离法和油相分离法2种。

4微胶囊壁材的选择

微胶囊壁材应当具有良好的成膜性，故一般选用高分子材料，在制备微生物微胶囊中，所选壁材还应具有如下性质：①水溶性好，流动性高，在制备微胶囊的过程中易于操作；②稳定性强，不破坏囊心物，遇水易溶解；③乳化性优良；④易于与相溶的溶剂分离，能实现快速干燥；⑤来源充足，价格低廉[6]。壁材的选择对微生物微胶囊的性能和用途至关重要，通常是选择水溶性天然高分子材料，如：黄原胶、阿拉伯树胶、明胶、淀粉、海藻酸钠、壳聚糖等。

5微胶囊菌剂的研究及应用现状

当前，微胶囊菌剂的研究及应用报道多见于食品及水产养殖领域，热点是微胶囊壁材研究和微胶囊化工艺改进。在食品领域，目前国内外采用的乳酸菌微胶囊化技术主要包括相分离法、界面聚合法、挤压法和喷雾干燥法等。海藻酸钠是乳酸菌微胶囊化研究中的重要壁材，由于其处理无毒，成本低而被广泛应用[7]。在水产养殖领域，采用微胶囊技术包裹渔用微生物，可显著提高微生物的保存期限及微生态平衡和生物活性 [8]。

6展望

微胶囊化技术已被证明是提高微生物存活率和稳定性最有效的方法之一，采用微胶囊技术包裹多种水体净化微生物制成的微胶囊复合菌剂与传统净水菌剂相比，具有诸多优势。未来，微胶囊复合净水菌剂主要有两个研究和发展方向：一是净水菌种的改进，应当加大从自然界中筛选净水菌种的力度，通过进一步选育与改良，获得对水定污染物净化效率更高的菌种；二是菌剂微胶囊壁材的改进，要着力寻找对微生物细胞更具相容性的天然高分子材料。

参考文献：

[1]杨清海. 中国富营养化水体修复技术进展[J]. 辽东学院学报（自然科学版）， 2011， 15（2）：71～75.

[2]毕磊， 邱凌峰. 污染底泥修复治理技术[J]. 中国环保产业， 2011（11）： 32～35.

[3]李明治， 喻治平， 陈德全， 等. 国内环保用微生物菌剂的研究应用情况调查[J]. 工业水处理， 2011， 31（6）： 18～20.

[4]苏峻峰， 任丽， 王立新. 微胶囊技术及其最新研究进展[J]. 材料导报， 2003， 17（9）： 141～144.

第6篇：高分子材料展望范文

1 组织工程ACL种子细胞的选择

组织工程ACL的关键要素之一就是要选择合适的种子细胞。ACL细胞作为韧带结构和功能的基本单位，在体外培养时可以较好地保持韧带细胞表型，分泌Ⅰ、Ⅲ型胶原的能力强，有利于韧带组织重建。Cooper JA等［1］将分离培养的兔ACL、内侧副韧带(MCL)、髌韧带、跟腱4种成纤维细胞分别种植于三维编织的聚乳酸(PLLA)ACL支架材料上，结果发现ACL细胞分泌I、Ⅲ型胶原和纤连蛋白(fibronectin，FN)的基因表达水平高于其它3种成纤维细胞，认为作为组织工程ACL的种子细胞，ACL细胞可能优于其它3种成纤维细胞。但ACL细胞同样存在来源限制的问题，体外培养时细胞增殖较缓慢，如能解决其快速增殖的问题，不失为理想的种子细胞。

骨髓基质干细胞(bone marrow stromal cells，BMSc)具有向多种组织细胞分化的潜能，可以促进韧带组织修复。Ge Z［2］、Van Eijk F［3］等对分离培养的ACL、MCL、皮肤成纤维细胞和BMSc进行比较研究，发现BMSc分泌细胞外基质(ECM)能力强、细胞增殖快，认为就细胞增殖而言，作为组织工程ACL的种子细胞，BMSc优于其它3种细胞。但韧带细胞表面没有特殊标记物［4］，BMSc如何向韧带细胞诱导分化尚无统一认识。有研究表明，在体外特定条件下，应用机械应力［5］、选择利用生长因子［6］和骨形态发生蛋白12(BMP12)可诱导BMSc向韧带样细胞分化［7］。但目前在体外培养的条件下，BMSc向韧带细胞诱导分化的方法和技术还不成熟。而且BMSc能否在关节内环境下继续增殖并促进韧带修复尚不清楚。BMSc要作为组织工程ACL的种子细胞尚需进行进一步研究。

2 生长因子在组织工程ACL中的作用

大量研究表明，一定量的生长因子可以促进韧带细胞增殖，有助于损伤韧带修复并能促进新生韧带血管化和增强其力学性质［8］。沈雁等［9］将成纤维细胞生长因子(aFGF、bFGF)、表皮细胞生长因子(EGF)加入体外分离培养的兔ACL细胞中，结果发现单独应用aFGF、bFGF或联用EGF都可以促进ACL细胞增殖；Steinert SA等［10］使用转化生长因子β(TGFβ)治疗老鼠MCL，发现其力学性质明显增强，认为TGFβ是促进韧带修复的重要生长因子。Hankemeier　S等［11］的研究发现使用低剂量FGF2(3 ng／ml)可以促进BMSC增殖并可提高ECM和细胞骨架成分蛋白mRNA转录水平，有助于韧带组织工程构建。但生长因子参与韧带形成的调节信号还知之甚少，有待于进一步研究［12］。目前，有关生长因子的研究主要集中在促进细胞有丝分裂方面。有关各种生长因子的作用机理、生长因子有效生理浓度的选择、利用转基因技术将目的基因导入种子细胞使生长因子可持续表达、结合可生物降解聚合物的缓释系统可使生长因子缓慢释放并持续作用等方面还需进一步探讨，可能成为今后研究生长因子的重点之一。

3 组织工程ACL支架材料的研究进展

组织工程ACL的另一个重要方向是研制和选择合适的支架材料。理想的ACL支架材料应具有以下特点：符合生物安全性要求；生物相容性良好；可生物降解性，既不会降解过快而重建失败，又不会延迟降解产生应力遮挡而影响新生组织长入；力学性能良好，重建后膝关节功能可恢复到损伤前水平并能进行早期功能锻炼，而且随着支架材料降解，在新生韧带形成前，其力学性能可保持；利于宿主组织长入，支架材料能与体内局部环境进行机械信号或生化信号联系；有一定的孔径、孔隙率和较高的比表面积；固定方法简单可靠，尽可能减少并发症等。

目前用于组织工程ACL的支架材料主要有：合成高分子材料、天然高分子材料及其复合材料。

3.1 合成高分子材料

组织工程中研究和应用最多的合成高分子材料是聚羟基乙酸(PGA)、聚乳酸(PLA)及其共聚物(PLGA)，这类高分子材料已获FDA通过，可以用于组织工程。大量实验证明，这类材料具有良好的生物相容性、可生物降解性、力学性质可调、材料可塑性好。缺点是这类材料疏水性强、细胞黏附能力差、材料柔韧性差，经过必要的修饰后可增加细胞黏附能力。而作为组织工程ACL，其柔韧性不足的问题尚需进一步解决。

Sharon L.Bourke等［13］分三阶段使用聚碳酸酯纤维(polyDTE carbonate)在体外构建组织工程ACL，结果发现该材料可诱导新生组织长入，人和兔的成纤维细胞可以在材料上黏附和增殖，体外降解后该材料可以很好地保持其力学性质，其抗张强度也达到人ACL要求，经过进一步研制有望成为组织工程ACL支架材料，但其生物降解性能否满足理想支架材料的要求尚需进行研究。潘政军等［14］使用聚乙烯醇-胶原(PVA／COL)复合材料在体外初步构建组织工程ACL，结果发现该复合材料具有较好的生物相容性，并能制成具有一定孔径和孔隙率的支架材料，有较好的柔韧性和一定的抗张强度，如果能通过编织或改进制备技术有望成为理想的组织工程ACL支架材料。

近年来，有学者使用三维编织技术构建组织工程ACL，编织后的材料可形成具有一定孔径和孔隙率的三维支架，其力学性能也增加，可以达到人ACL的力学要求，拓展了材料的使用范围。Helen U．Lu［15］等使用三维编织技术对PLA、PGA、PLGA纤维分别进行三维编织来构建兔ACL。实验证明，经过编织的支架材料具有较高的孔隙率和合适的孔径结构，其力学性质，如最大拉应力、抗张强度与兔ACL力学性质相似。材料经过FN修饰后可促进兔ACL细胞黏附、增殖和分泌ECM。利用PLLA纤维编织构建的人ACL支架材料，其最大拉应力可以满足人正常生理活动的需要［16］。使用编织材料是构建组织工程ACL的发展趋势。编织后的支架材料可以较好地模拟ACL纤维走向，支架材料的骨隧道和关节内部分的纤维可以形成不同的孔径结构，有利于新生组织长入，为韧带血管化和再生创造了条件［17，18］。

3.2 天然高分子材料

用于组织工程支架材料研究最多的天然高分子材料是胶原纤维。大量研究表明，胶原纤维具有良好的生物相容性、可生物降解性、对组织修复具有促进作用、经过处理基本可消除抗原性、无异物及毒性反应。而且胶原作为韧带基质的主要成分，其独特的序列结构为韧带细胞长入提供特殊的微环境并对维持韧带力学特性起着重要作用［19］。研究表明，使用未交联的胶原纤维制作的韧带支架材料其弹性模量和抗张强度均不能满足组织工程ACL的力学要求［20］。因此常需与其它弹性模量大或抗张强度高的高分子材料聚合构建组织工程韧带支架材料［21］。交联后胶原纤维的弹性模量和抗张强度大大提高［22］。但因使用了戊二醛、碳化二亚胺(EDC)等交联剂，可能会对种子细胞黏附和增殖产生不利影响。如何提高胶原纤维的力学性能仍是今后研究的重点。

异种组织材料也是组织工程ACL研究的热点。王昆等［23］使用猪肌腱通过消毒、去杂质、环氧化物交联、多方位去抗原处理等技术已初步研制成生物型人工韧带，其力学强度达到了人ACL正常生理活动的要求。体外实验证明该支架材料有较好的生物相容性，通过进一步研制有望成为组织工程ACL支架材料。异种小肠黏膜下层(small intestinal submucosa，SIS)也可作为组织工程ACL支架材料［24］。该材料具有完整的力学性能和多孔结构，允许细胞长入、生长因子渗透和血管再生，因有助于促进组织修复和重建而得到广泛关注。

Tokifumi Majima等［25］使用天然高分子材料海藻酸盐和壳聚糖通过聚合研制成复合纤维支架材料。实验证明，兔肌腱成纤维细胞可以在该支架材料上黏附、增殖并能分泌I型胶原，其抗张强度达200 MPa以上，有望作为韧带重建的理想支架材料。但其降解性能能否满足ACL的要求仍有待于进一步研究。

Gregory H．Altman等［26］使用蚕丝纤维构建组织工程ACL获得了初步成功。实验证明，蚕丝纤维具有良好的生物相容性、优良的力学性能和弹性、可以在体内通过水解而缓慢降解，是构建组织工程ACL的理想材料。特别是材料编织后，其力学性质，如极限拉伸强度(ultimate tensile strength，UTS)、线性刚度(linearstiffness)、屈服点拉应力、拉伸率等与人ACL的各项生物力学指标非常相似，而且有较强的耐疲劳性能。体外实验发现，BMSC可以在支架材料上黏附、增殖并能分泌Ⅰ、Ⅲ型胶原和黏蛋白C(tenascinC)等ECM，是目前组织工程ACL较为理想的支架材料。以蚕丝纤维编织构建组织工程ACL的研究仍在进行中。 　　4 展望

目前，组织工程ACL在某些方面取得了一定的进展，但与临床要求尚有一段距离，在很多方面仍需进一步研究和探索，如促进ACL细胞快速大量增殖的技术、生长因子的持续表达、理想的组织工程ACL支架材料的研制、组织工程ACL的固定、支架材料与界骨面之间的愈合、如何促进支架材料的血管化和韧带化等。

【参考文献】

［1］ Cooper JA， Bailey LO， Carter JN， et al. Evaluation of the anterior cruciate ligament，medial collateral ligament，achilles tendon and patellar tendon as cell sources for tissueengineered ligament［J］. Biomaterial， 2006，27(13):2747-2754.

［2］ Ge Z， Goh JC， Lee EH. Selection of cell source for ligament tissue engineering［J］.Cell Transplant， 2005，14(8):573-583.

［3］ Van Eijk F， Saris DB， Riesle J， et al. Tissue engineering of ligaments: a comparison of bone marrow stromal cells， anterior cruciate ligament， and skin fibroblasts as cellsource［J］. Tissue Eng，2004，10(5-6):893-903.

［4］ VunjakNovakovic G， Gregory A， Rebecca H， et al. Tissue engineering of ligaments［J］. Annu Rev Biomed Eng， 2004，6:131-156.

［5］ Altman GH， Horan R， Martin I， et al. Cell differentiation by mechanical stress［J］.FASEB J， 2001，16:270-272.

［6］ Jodie E， Moreau， Jingsong C ， et al. Growth factor induced fibroblast differentiation from human bone marrow stromal cells in vitro［J］. Joumal of　Orthopaedic Research 2005，(23):164-174.

［7］ 曲彦隆，孟祥文，周晓光，等.BMP-12诱导下对骨髓基质干细胞分化潜能及生物学行为影响的实验研究［J］.伤残医学杂志，2005，13(4)：1-3.

［8］ John AK， Clemente I， Scott AR. Tissueengineered ligament: cells，matrix， and growth factors［J］. Tissue Engingering in Orthopedic Surgery， 2000， 31(3):437-452.

［9］ 沈雁，陈鸿辉，李贤让，等.成纤维细胞生长因子和表皮生长因子及复合因子对兔ACL、MCL体外增殖作用［J］. 中国修复重建外科杂志，2005，19(3)：229-233.

［10］Steinert SA， Palmer GD，Evans CH. Gene therapy in the musculosketal system［J］.Current Opinion in Orthopaedics， 2004，15:318-324.

［11］Hankemeier S， Keus M， Zeichen J，et al. Modulation of proliferation and　differentiation of human bone marrow stromal cells by fibroblast growth factor 2:potential implications for tissue engineering of tendons and ligaments［J］. Tissue Eng，2005，11(1-2):41-49.

［12］James CG， Hongwei OY， Sweehin TEOH， et al. Tissueengineering approach to the repair and regeneration of tendon and ligaments［J］.Tissue Enigneering，2003， (9):31-43.

［13］Sharon L， Bourke， Joachim K.Dunn. Preliminary development of anovel resorbable synthetic polymer fiber for anterior cruciate ligament　reconstruction［J］.Tissue Engineering， 2004，10(1/2):43-52.

［14］潘政军，陈鸿辉，叶春婷，等.聚乙烯醇/胶原共聚物在组织工程前交叉韧带支架材料中的实验研究［J］.中国矫形外科杂志，2004，12(5)：368-370.

［15］Helen HL， James AC， Sharron M， et al. Anterior cruciate ligament regeneration using braided biodegradable scaffolds: in vitro optimization studies［J］.Biomaterials， 2005，26，4805-4816.

［16］James AC， Helen HL， Frank KK， et al. Fiberbased tissueengineered scaffold for ligament replacement: design considerations and in vitro evaluation［J］.Biomaterials， 2005，26，1523-1532.

［17］Cato TL，Joseph WF. Ligament tissue engineering: An　evolutionary materials science approach［J］. Biomaterials， 2005，26，7530-7536.

［18］Z. GE，JCH GOH， L WANG， et al. Characterization of knitted polymeric scaffolds for potential use in ligament tissue engineering［J］. J Biomater Sci Polymer Edn， 2005，16(9):1179-1192.

［19］Paolo P， Provenzano， Ray V Jr. Collagen fibril morphology and organization:implications for force transmission in ligament and tendon［J］. Matrix Biology， 2006，25:71-84.

［20］Noth U， Schupp K， Heyer A， et al. Anterior cruciate ligament constructs fabricated from human mesenchymal stem cells in a collagen type I hydrogel［J］.Cytotherapy， 2005，7(5):447-455.

［21］Guoping C， Takashi S， Masataka S，et al. Application of PLGAcollagen hybrid mesh for threedimensional culture of canine anterior cruciate ligament cells［J］. Materials Science and Engineering C， 2004，24:861-866.

［22］Eileen G， Andrea NL， Darryl AD，et al. Mechanical characterization of collagen fibers and scaffolds for tissue engineering［J］.Biomaterials， 2003，24:3805-3813.

［23］王昆，蔡道章.生物型人工韧带的制备及体外形态学、细胞相容性和力学特性的观察［R］.2005，广东省人体生物组织工程学会第三次学术会议文稿.

［24］Volker M，Steven DA， Thomas WG， et al. The use of porcine small intestinal submucosa to enhance the healing of the medial collateral ligament:a functional tissue engineering study in rabbits［J］. Journal of Orthopaedic Research，2004，22:214-220.

第7篇：高分子材料展望范文

1、农艺节水技术

研究表明，采用合理耕作、水肥耦合、化学制剂调控等措施可节水30%。农艺节水技术具有保土保肥保温、调节田间小气候、灌水均匀、改善土壤结构、减少病虫害等优点，可使作物增产20%以上。在干旱和半干旱地区，通过修建水库、池塘、水窖等水利工程，再结合深松深耕、以肥调水、合理控制作物群体种植密度等农艺措施，可确保作物的高产稳产，并保证作物的品质。

2、工程节水技术

工程节水技术是结合了最新技术的一种节水技术，包括高分子技术、信息技术、现代高新科技等，以减少灌溉时出现的水量损失。工程节水技术就是运用现代高新技术对传统技术和产品进行升级改造，创制出多功能、低能耗、智能化、环保化的节水灌溉系统，从而实现精量灌溉节水。为了减少农田输水系统水量损失，许多国家采用机械化技术与信息技术相结合，采用管网化的灌溉输水系统，将高分子材料应用于渠道防渗系统，研究出具有防渗、抗冻胀性能的复合衬砌的工程结构，开发出高性能、低成本的新型土壤固化剂和固化土复合材料，并利用工程技术对雨水、污水、咸水、大气水等非常规水的开发利用。

3、水管理节水技术

水管理节水技术就是利用3S技术、智能技术、信息技术等，对作物进行水分监测与信息采集，对作物生长进行决策模拟，对农田信息实时采集，实现灌溉用水管理的现代化、高效化和自动化，满足对灌溉系统管理的灵活、精准和快捷的要求，以提高水的利用效率。利用水管理节水技术，在灌区采用多种水源进行灌溉，如利用经处理达标的工业废水灌溉、咸水淡化灌溉、收集雨水灌溉等，合理利用和配置灌区的土壤水、地表水和地下水，最大限度地利用灌区的一切水资源，既满足作物对水的要求，也能达到节水的目的。

二、对现代高效节水农业技术的展望

第8篇：高分子材料展望范文

【关键词】化学建材；建筑防水材料；发展

中图分类号： TU57+7 文献标识码： A 文章编号：

一 前言

我国建筑防水材料发展概况

我国的建筑防水材料获得了较快的发展, 已从纸胎油毡逐步发展到目前的普通纸胎油毡、改性沥青油毡、高分子防水卷材、建筑防水涂料、密封材料、堵漏和刚性防水材料等六大类产品, 基本形成了比较齐全的工业体系。

1、沥青基防水卷材

沥青基防水卷材主要有普通沥青防水卷材和高聚物改性沥青防水卷材。

普通沥青防水卷材是用原纸、纤维织物、纤维毡等胎体材料浸涂沥青, 表面撒布粉状、粒状或片状材料支撑可卷曲的长条状防水材料。常见的有: 沥青纸胎油毡、沥青玻纤胎油毡、沥青麻布胎油毡等, 这类卷材的施工仍采用传统的热沥青玛 脂作粘结材料, 由于其热熔施工操作过程中的环境污染问题, 另外其本身低温柔性差、高温易流淌、易老化、防水耐用年限较短, 现已多个省市下文禁止在城区使用纸胎油毡, 近年来, 纸胎沥青油毡的生产销售量逐年下降。

高聚物改性沥青防水卷材主要品种有SBS 改性沥青防水卷材和APP 改性沥青防水卷材, 这类卷材是用热塑性弹性体树脂SBS 或合成橡胶APP 将沥青改性后浸涂到玻纤胎、聚酯胎或玻纤聚酯复合胎上, 两面再覆以粉状、粒状、片状的聚乙烯膜、板岩、铝箔等保护层, 形成高聚物改性沥青防水卷材。目前, 高聚物改性沥青防水卷材的施工通常采用火焰枪热熔和冷玛 脂粘结, 部分工程采用冷自粘施工法。在高聚物改性沥青防水卷材系列中, SBS 的应用量明显多于APP, 聚酯胎防水卷材明显多于玻纤胎防水卷材。

2、高分子防水卷材

我国的高分子防水卷材主要包括EPDM 、PVC、氯化聚乙烯( CPE) 、氯化聚乙烯橡胶共混、再生胶、土工防渗片等,近年来获得一定的发展。我国已先后从日本引进了10 条EPDM 生产线, 近几年又增加了几条国产的正规生产线, 还有10 多条小线, 销售量有了新的增长, 但估计不会超过300 万m2。产品主要是黑色均质无增强硫化型的, 最近又有了非硫化型EPDM 共混卷材和非硫化增强型EPDM 复合防水卷材, 此外还有自粘复合防水卷材及自粘丁基橡胶密封带。我国自行开发的PVC 防水卷材由于增塑剂迁移等问题未过关, 虽有几家防水材料公司生产, 但均未站稳市场, 只有中外合资的济南渗耐鲁泉防水材料公司生产的以无纺布作背衬的PVC 防水卷材, 产品质量良好, 有一定销量。我国的CPE 防水卷材包括以玻璃布增强的CPE 卷材、CPE-橡胶共混卷材、CPE 弹性体卷材等, 近期销售量约为650 万㎡。地下和土木工程需要的防水、防渗材料, 包括低密度、高密度、线性聚乙烯、乙烯乙酸乙烯( EVA) 共聚物、乙烯共聚物沥青( ECB) 、聚乙烯丙纶双面复合防水卷材等。

3、防水涂料类

防水涂料从70 年代开始应用以来, 发展迅速。据有关资料介绍, 国内有一定生产规模的有200 多家( 不包括油毡厂生产涂料的企业) , 主要产品分为高分子防水涂料, 中档改性沥青和低档沥青基防水涂料三大类。高分子防水涂料目前主要有聚氨酯、硅橡胶防水涂料, 水型三元乙丙橡胶复合防水涂料,CB 型内烯酸酯弹性防水涂料等; 改性沥青防水涂料有氯丁胶乳沥青、SBS 改性沥青、丁苯胶改性沥青、聚氯丁烯煤焦油等防水涂料; 沥青防水涂料有膨润土沥青、水性石棉沥青、石灰沥青、乳化沥青等防水涂料。全国年产量达10 万吨以上。其中20% ~30% 的产量为中高档产品, 在以上各类产品中, 还可分为溶剂型和水乳型。

二 建设市场发展趋势

随着建设事业各项改革进一步深化, 工程建设取得新的成就, 城市和村镇面貌发生了较大变化。城镇住房建设呈现持续、快速增长趋势, 平均每年完成城镇住宅竣工面积达4. 4 亿平方米, 村镇住宅建设年均完成6. 5 亿平方米, 城乡居民住房条件有了较大改善, 居住水平有了很大提高。九五期间, 建筑业还完成城市基础设施和各类工业、能源、交通、水利、文教、科研、军工等基本建设和更新改造工程24. 7 万项。建设事业发展面临的主要形势是:加快推进城市化进程, 城乡发展与资源、环境的矛盾越来越尖锐, 国民经济持续增长和人民生活水平不断提高, 要求住宅产业继续保持较快增长, 西部大开发战略的实施将使工程建设总体规模继续扩大, 对确保工程质量提出了更高要求, 加入WTO 以后, 我国的建设事业将面临新的机遇和挑战。如今建设事业的发展目标和主要任务是:加速推进城市化进程, 城市化水平每年提高1 个百分点左右。加强城市基础设施建设和城市管理, 形成优美、协调、良好的人居环境。加大城市污水处理设施建设, 争取用五年时间,使西部地区城市污水处理率达到40% ; 加快城市立交桥、停车场及行人过街桥涵建设, 发展城市快速路系统; 百万以上人口的大城市要加快修建城市快速轨道交通等。把住宅建设真正培育成为国民经济的重要产业, 建立规范的建设市场运行与管理体系, 提高建设工程质量。到2005 年, 全国设市城市数量增加到710 个左右, 建制镇发展到18800 个。城市化水平达到35%左右。全国城市市政公用设施固定资产投资9900 亿元。全国城乡住宅累计竣工面积达到57 亿平方米( 平均每年11. 4 亿平方米) , 约6000 万套; 其中城镇住宅竣工面积27 亿平方米; 农村住宅30 亿平方米。解决城镇住宅的工程质量和功能质量通病, 初步满足居民对住宅适用性的要求, 初步建立住宅及材料、部品的工业化和标准化生产体系。2005 年, 建筑业总产值达到26700 亿元, 建筑业增加值达到8500 亿元, 建筑业增加值占国内生产总值的比例达到6. 7%。2005 年, 科技进步对建设事业的贡献率达到35%, 建设科技创新机制基本建立。

三 化学建材以及防水材料展望

由于现代建筑尤其是高层建筑的使用期一般都远不只十年, 许多房屋使用会达百年以上, 为此, 寻找一种耐候性更好、防水保质期更久的材料一直是工程科研工作人员的课题, 目前的化学建材以及防水材料的最新发展主要有如下方面:

1. 开发防水性能更好、耐老化性更久的含有机硅橡胶或表面涂有机硅或有机氟聚合物的卷材, 并开发粘合力强、固化快、耐老化性同等优良的含有机硅或有机氟高分子的粘接密封剂与之匹配使用, 或者采用其它切实可行的施工工艺解决卷材接缝之间的可能渗漏问题, 使防水保质期达30 年以上。

2、开发含有有机硅、有机氟的水基型高分子防水胶，并能与更多的水泥混合且一并固化, 形成高耐水、高耐候的有机无机复合防水层, 使防水保质期达30 年以上, 甚至可使防水层与建筑物寿命一样长,这是防水材料最重要的发展趋势之一。

3、开发无溶剂、无环境污染的高效、高耐候建筑防水( 涂料) 胶例如高分子有机硅防水密封胶，单组份或多组份反应型无溶剂快固型聚氨酯防水密封胶, 这类产品开发的主要方向是寻找更廉价的有机硅及聚氨酯基础原料( 单体) 的合成工艺路线, 并大规模生产, 以降低产品价格。

4. 开发具有良好的防水性能, 同时又具有良好的隔热性能, 且施工方便, 耐老化性好的新型防水材料, 例如双组份闭孔现场发泡聚氨酯防水胶已有研制报道。

5. 高固含量低粘度水基型水泥基聚合物乳液防水胶, 例如纯丙、纯有机硅乳液型或硅丙乳液或氟丙乳液型防水胶的研制, 因为作为建筑防水材料, 在施工时一般都要求屋面基本干燥, 且施工后胶干得快,而低含水量的高分子乳液必然会比高含水量的干得快, 或可以带湿施工, 从而缩短工期。

6. 纳米无机材料填充的有机高分子复合防水卷材或防水涂料( 胶) 的开发, TiO2、ZnO 及SiO2 等无机纳米材料对紫外光有很强的屏蔽作用而使有机高分子免遭阳光的照射而降解变质, 从而使有机物的高弹性及防水性可更持久地保持。

7. 开发单组分或双组份高弹性高耐老化性无溶剂热熔或非热熔反应型喷涂防水涂料, 例如从理论上讲, 丙烯酸酯, 有机硅、聚氨酯, PVC 等许多高分子都可制成符合上述要求的热熔喷涂防水涂料( 胶) ,使防水施工更为简便快速, 从而大大缩短工期, 也可彻底消除接缝与阴阳转角渗漏问题。

8. 开发有机高分子与无机高分子复合物卷材,例如有人认为将高耐候的有机高分子乳液与高耐候的水泥等无机高分子混合后制成复合卷材将比纯有机高分子材料具有更好的抗老化性, 比纯无机高分子材料具有更好的抗开裂渗漏性, 这方面已有新产品问世。

四 结论

目前, 我国化学建材和防水材料市场的发展与国外先进水平还有很大的差距, 新型材料的市场占有量还比较低, 国家行业职能管理部门必须加大市场规范力度, 积极发展应用新型技术和新型材料, 改革建设市场管理体制, 尽快实行工程质量保证期制度, 以加快促进我国建筑材料市场的发展。

【参考文献】

［1］ 李晓东． 论建筑防水材料［J］． 林业科技情报， 2008，40( 3)

第9篇：高分子材料展望范文

2生物材料的类型与应用生物材料种类繁多,到目前为止,被详细研究过的生物材料已经超过一千种,在医学临床上广泛应用的也有几十种,涉及材料学科各个领域。依据不同的分类标准,可以分为不同的类型。

2.1以材料的生物性能为分类标准根据材料的生物性能,生物材料可分为生物惰性材料、生物活性材料、生物降解材料和生物复合材料四类。

2.1.1生物惰性材料生物惰性材料是指一类在生物环境中能保持稳定,不发生或仅发生微弱化学反应的生物医学材料,主要是生物陶瓷类和医用合金类材料。由于在实际中不存在完全惰性的材料,因此生物惰性材料在机体内也只是基本上不发生化学反应,它与组织间的结合主要是组织长入其粗糙不平的表面形成一种机械嵌联,即形态结合。生物惰性材料主要包括以下几类:(1)氧化物陶瓷主要包括氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷.氧化铝陶瓷中以纯刚玉及其复合材料的人工关节和人工骨为主,具体包括纯刚玉双杯式人工髋关节;纯刚玉—金属复合型人工股骨头;纯刚玉—聚甲基丙烯酸酯—钴铬钼合金铰链式膝关节,其他人工骨、人工牙根等。(2)玻璃陶瓷该材料主要用来制作部分人工关节。(3)Si3N4陶瓷该类材料主要用来制作一些作为替代用的较小的人工骨,目前还不能用作承重材料。(4)医用碳素材料它主要被作为制作人工心脏瓣膜等人工脏器以及人工关节等方面的材料。(5)医用金属材料该类材料是目前人体承重材料中应用最广泛的材料,在其表面涂上活性生物材料后可增加它与人体环境的相容性.同时它还能制作各类其他人体骨的替代物。

2.1.2生物活性材料生物活性材料是一类能诱出或调节生物活性的生物医学材料。但是,也有人认为生物活性是增进细胞活性或新组织再生的性质。现在,生物活性材料的概念已建立了牢固的基础,其应用范围也大大扩充.一些生物医用高分子材料,特别是某些天然高分子材料及合成高分子材料都被视为生物活性材料.羟基磷灰石是一种典型的生物活性材料。由于人体骨的主要无机质成分为该材料,故当材料植入体内时不仅能传导成骨,而且能与新骨形成骨键合。在肌肉、韧带或皮下种植时,能与组织密合,无炎症或刺激反应.生物活性材料主要有以下几类:

(1)羟基磷灰石,它是目前研究最多的生物活性材料之一,作为最有代表性的生物活性陶瓷—羟基磷灰石(简称HAP)材料的研究,在近代生物医学工程学科领域一直受到人们的密切关注.羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]是脊椎动物骨和齿的主要无机成分,结构也非常相近,与动物体组织的相容性好、无毒副作用、界面活性优于各类医用钛合金、硅橡胶及植骨用碳素材料。因此可广泛应用于生物硬组织的修复和替换材料,如口腔种植、牙槽脊增高、耳小骨替换、脊椎骨替换等多个方面.另外,在HA生物陶瓷中耳通气引流管、颌面骨、鼻梁、假眼球以及填充用HA颗粒和抑制癌细胞用HA微晶粉方面也有广泛的应用.又因为该材料受到本身脆性高、抗折强度低的限制,因此在承重材料应用方面受到了限制.现在该材料已引起世界各国学者的广泛关注。目前制备多孔陶瓷和复合材料是该材料的重要发展方向,涂层材料也是重要分支之一。该类材料以医用为目的,主要包括制粉、烧结、性能实验和临床应用几部分。

(2)磷酸钙生物活性材料这种材料主要包括磷酸钙骨水泥和磷酸钙陶瓷纤维两类.前者是一种广泛用于骨修补和固定关节的新型材料,有望部分取代传统的PMMA有机骨水泥.国内研究抗压强度已达60MPa以上。后者具有一定的机械强度和生物活性,可用于无机骨水泥的补强及制备有机与无机复合型植入材料。

(3)磁性材料生物磁性陶瓷材料主要为治疗癌症用磁性材料,它属于功能性活性生物材料的一种。把它植入肿瘤病灶内,在外部交变磁场作用下,产生磁滞热效应,导致磁性材料区域内局部温度升高,借以杀死肿瘤细胞,抑制肿瘤的发展。动物实验效果良好。

(4)生物玻璃生物玻璃主要指微晶玻璃,包括生物活性微晶玻璃和可加工生物活性微晶玻璃两类。目前关于该方向的研究已成为生物材料的主要研究方向之一。

2.1.3生物降解材料所谓可降解生物材料是指那些在被植入人体以后,能够不断的发生分解,分解产物能够被生物体所吸收或排出体外的一类材料,主要包括β-TCP生物降解陶瓷和生物陶瓷药物载体两类,前者主要用于修复良性骨肿瘤或瘤样病变手术刮除后所致缺损,而后者主要用作微药库型载体,可根据要求制成一定形状和大小的中空结构,用于各种骨科疾病。

2.1.4生物复合材料生物复合材料又称为生物医用复合材料,它是由两种或两种以上不同材料复合而成的生物医学材料,并且与其所有单体的性能相比,复合材料的性能都有较大程度的提高的材料。制备该类材料的目的就是进一步提高或改善某一种生物材料的性能。该类材料主要用于修复或替换人体组织、器官或增进其功能以及人工器官的制造,它除应具有预期的物理化学性质之外,还必须满足生物相容性的要求,这里不仅要求组分材料自身必须满足生物相容性要求,而且复合之后不允许出现有损材料生物学性能的性质。按基材分生物复合材料可分为高分子基、金属基和陶瓷基三类,它们既可以作为生物复合材料的基材,又可作为增强体或填料,它们之间的相互搭配或组合形成了大量性质各异的生物医学复合材料,利用生物技术,一些活体组织、细胞和诱导组织再生的生长因子被引入了生物医学材料,大大改善了其生物学性能,并可使其具有药物治疗功能,已成为生物医学材料的一个十分重要的发展方向,根据材料植入体内后引起的组织反应类型和水平,它又可分为近于生物惰性的、生物活性的、可生物降解和吸收等几种类型。人和动物中绝大多数组织均可视为复合材料,生物医学复合材料的发展为获得真正仿生的生物材料开辟了广阔的途径。

2.2以材料的属性为分类标准

2.2.1生物医用金属材料生物医用金属材料是用作生物医学材料的金属或合金,又称外科用金属材料或医用金属材料,是一类惰性材料,这类材料具有高的机械强度和抗疲劳性能,是临床应用最广泛的承力植入材料。该类材料的应用非常广泛,及硬组织、软组织、人工器官和外科辅助器材等各个方面,除了要求它具有良好的力学性能及相关的物理性质外,优良的抗生理腐蚀性和生物相容性也是其必须具备的条件。医用金属材料应用中的主要问题是由于生理环境的腐蚀而造成的金属离子向周围组织扩散及植入材料自身性质的退变,前者可能导致毒副作用,后者常常导致植入的失败。已经用于临床的医用金属材料主要有不锈钢、钴基合金和钛基合金等三大类。此外,还有形状记忆合金、贵金属以及纯金属钽、铌、锆等。

2.2.2生物医用高分子材料医用高分子材料是生物医学材料中发展最早、应用最广泛、用量最大的材料,也是一个正在迅速发展的领域。它有天然产物和人工合成两个来源,该材料除应满足一般的物理、化学性能要求外,还必须具有足够好的生物相容性。按性质医用高分子材料可分为非降解型和可生物降解型两类。对于前者,要求其在生物环境中能长期保持稳定,不发生降解、交联或物理磨损等,并具有良好的物理机械性能。并不要求它绝对稳定,但是要求其本身和少量的降解产物不对机体产生明显的毒副作用,同时材料不致发生灾难性破坏。该类材料主要用于人体软、硬组织修复体、人工器官、人造血管、接触镜、膜材、粘接剂和管腔制品等方面。这类材料主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等.而可降解型高分子主要包括胶原、线性脂肪族聚酯、甲壳素、纤维素、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚己丙酯等。它们可在生物环境作用下发生结构破坏和性能蜕变,其降解产物能通过正常的新陈代谢或被机体吸收利用或被排出体外,主要用于药物释放和送达载体及非永久性植入装置.按使用的目的或用途,医用高分子材料还可分为心血管系统、软组织及硬组织等修复材料。用于心血管系统的医用高分子材料应当着重要求其抗凝血性好,不破坏红细胞、血小板,不改变血液中的蛋白并不干扰电解质等。

2.2.3生物医用无机非金属材料或称为生物陶瓷。生物医用非金属材料,又称生物陶瓷。包括陶瓷、玻璃、碳素等无机非金属材料。此类材料化学性能稳定,具有良好的生物相容性。一般来说,生物陶瓷主要包括惰性生物陶瓷、活性生物陶瓷和功能活性生物陶瓷三类。其中惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷在前面已经简要作了介绍,而功能活性生物陶瓷是近年来提出的一个新概念.随着生物陶瓷材料研究的深入和越来越多医学问题的出现,对生物陶瓷材料的要求也越来越高。原先的生物陶瓷材料无论是生物惰性的还是生物活性的,强调的是材料在生物体内的组织力学环境和生化环境的适应性,而现在组织电学适应性和能参与生物体物质、能量交换的功能已成为生物材料应具备的条件。因此,又提出了功能活性生物材料的概念。它主要包括以下两类:(1)模拟性生物陶瓷材料该类材料是将天然有机物(如骨胶原、纤维蛋白以及骨形成因子等)和无机生物材料复合,来模拟人体硬组织成分和结构,以改善材料的力学性能和手术的可操作性,并能发挥天然有机物的促进人体硬组织生长的特性。(2)带有治疗功能的生物陶瓷复合材料该类材料是利用骨的压电效应能刺激骨折愈合的特点,使压电陶瓷与生物活性陶瓷复合,在进行骨置换的同时,利用生物体自身运动对置换体产生的压电效应来刺激骨损伤部位的早期硬组织生长。具体来说是由于肿瘤中血管供氧不足,当局部被加热到43~45℃时,癌细胞很容易被杀死。现在最常用的是将铁氧体与生物活性陶瓷复合,填充在因骨肿瘤而产生的骨缺损部位,利用外加交变磁场,充填物因磁滞损耗而产生局部发热,杀死癌细胞,又不影响周围正常组织。现在,功能活性生物陶瓷的研究还处于探索阶段,临床应用鲜有报道,但其发展应用前景是很光明的。各种不同种类的生物陶瓷的物理、化学和生物性能差别很大,在医学领域用途也不同.尤其是功能活性陶瓷更有不可估量的发展前途.临床应用中,生物陶瓷存在的主要问题是强度和韧性较差.氧化铝、氧化锆陶瓷耐压、耐磨和化学稳定性比金属、有机材料都好,但其脆性的问题也没有得到解决。生物活性陶瓷的强度则很难满足人体承力较大部位的需要。

2.2.4生物医用复合材料此类材料在2.1.4中已有介绍,此处不再详述

2.2.5生物衍生材料生物衍生材料是由经过特殊处理的天然生物组织形成的生物医用材

料,也称为生物再生材料.生物组织可取自同种或异种动物体的组织.特殊处理包括维持组织原有构型而进行的固定、灭菌和消除抗原性的轻微处理,以及拆散原有构型、重建新的物理形态的强烈处理.由于经过处理的生物组织已失去生命力,生物衍生材料是无生命力的材料.但是,由于生物衍生材料或是具有类似于自然组织的构型和功能,或是其组成类似于自然组织,在维持人体动态过程的修复和替换中具有重要作用.主要用于人工心瓣膜、血管修复体、皮肤掩膜、纤维蛋白制品、骨修复体、巩膜修复体、鼻种植体、血液唧筒、血浆增强剂和血液透析膜等.

3.生物材料的性能评价目前关于生物材料性能评价的研究主要集中在生物相容性方面.因为生物相容性是生物材料研究中始终贯穿的主题.它是指生命体组织对生物材料产生反应的一种性能,该材料既能是非活性的又能是活性的.一般是指材料与宿主之间的相容性,包括组织相容性和血液相容性.现在普遍认为,生物相容性包括两大原则,一是生物安全性原则,二是生物功能性原则.生物安全性是植入体内的生物材料要满足的首要性能,是材料与宿主之间能否结合完好的关键.关于生物材料生物学评价标准的研究始于20世纪70年代,目前形成了从细胞水平到整体动物的较完整的评价框架.国际标准化组织(ISO)以10993编号了17个相关标准,同时对生物学评价方法也进行了标准化.迫于现代社会动物保护和减少动物试验的压力,国际上各国专家对体外评价方法进行了大量的研究,同时利用现代分子生物学手段来评价生物材料的安全性、使评价方法从整体动物和细胞水平深入到分子水平.主要在体外细胞毒性试验、遗传性和致癌性试验以及血液相容性评价方法等方面进行了一些研究.但具体评价方法和指标都未统一,更没有标准化.随着对生物材料生物相容性的深入研究,人们发现评价生物材料对生物功能的影响也很重要.关于这一方面的研究主要是体外法。具体来说侧重于对细胞功能的影响和分子生物学评价方面的一些研究。总之,关于生物功能性的原则是提出不久的一个新的生物材料的评价方面,它必将随着研究的不断深入而向前发展.而涉及材料的化学稳定性、疲劳性能、摩擦、磨损性能的生物材料在人体内长期埋植的稳定性是需要开展评价研究的一个重要方面。

4生物材料的发展趋势展望生物材料科学是20世纪新兴学科中最耀眼的新星之一。现在,生物材料科学已成为一门与人类现代医疗保健系统密切相关的边缘学科。其重要性不仅因为它与人类自身密切相关,还因为它跨越了材料、医学、物理、生物化学和现代高科技等诸多学科领域。现在对于该材料的研究已从被动地适应生物环境发展到有目的地设计材料,以达到与生物组织的有机连接。并随着生命科学和材料科学的发展,生物材料必将走向功能性半生命方向。生物材料的临床应用已从短期的替换和填充发展成永久性牢固种植,并与其它高科技(如电子技术、信息处理技术)相结合,制备富有应用潜力的医疗器械。生物材料的研究在世界各国也日益受到重视.四年一次的世界生物材料大会代表着国际上生物材料研究的发展动态和目前的水平。分析认为,以下几个方面是生物材料今后研究发展的几个主要方向:

(1)发展具有主动诱导、激发人体组织和器官再生修复功能的,能参与人体能量和物质交换产生相互结合的功能性活性生物材料,将成为生物材料研究的主要方向之一。

(2)把生物陶瓷与高分子聚合物或生物玻璃进行二元或多元复合,来制备接近人体骨真实情况的骨修复或替代材料将成为研究的重要方向之一。

(3)制备接近天然人骨形态的、纳微米相结合的、用于承重的、多孔型生物复合材料将成为方向之一。

(4)用于延长药效时间、提高药物效率和稳定性、减少用量及对机体的毒副作用的药物传递材料将成为研究热点之一。

(5)血液相容性人工脏器材料的研究也是突破方向之一。

(6)如何能够制备出纳米尺寸的生物材料的工艺以及纳米生物材料本身将成为研究热点之一。