高分子化學的應用精選(九篇)

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第1篇：高分子化學的應用范文

1．何為高分子化學

顧名思義，高分子就是相對分子質(zhì)量很高的分子，它是高分子化合物的簡稱。高分子化合物，又稱聚合物或高聚物，是結構上由重復單元（低分子化合物—單體）連接而成的高相對分子質(zhì)量化合物。高分子的相對分子質(zhì)量非常的大，小到幾千，大到幾百萬、上千萬的都有。我們有時將相對分子質(zhì)量較低的高分子化合物叫低聚物。高分子化學作為化學的一個分支，同樣也是從事制造和研究分子的科學，但其制造和研究的對象都是大分子，即由若干個原子按一定規(guī)律重復地連接成具有成千上萬甚至上百萬質(zhì)量的、最大伸直長度可達毫米量級的長鏈分子，稱為高分子、大分子或聚合物。

2．高相對分子質(zhì)量與高強度

相對分子質(zhì)量和物質(zhì)的性質(zhì)是密切相關的，是決定物質(zhì)性質(zhì)的一個重要因素。只有相對分子質(zhì)量高的化合物才有一定的機械力學性能，才能作為材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯，都是直鏈的烷烴化合物，但是分子量變化很大，其機械力學性能因而也有極大的區(qū)別。

3．高分子科學的主要內(nèi)容

既然高分子化學是制造和研究大分子的科學，對大分子的反應和方法的研究，顯然是高分子化學最基本的研究內(nèi)容。高分子科學不僅是研究化學問題，也是一門系統(tǒng)的科學。高分子科學的主要內(nèi)容有：如何將低分子化合物連

接成高分子化合物，即聚合反應的研究。高分子化合物的結構與性質(zhì)關系。不同性質(zhì)的高分子，其結構必然是不同的。為了得到不同性質(zhì)的高分子，就要去合成具有特殊結構的高分子。

二、高分子材料化學的應用

材料是人類社會文明發(fā)展階段的標志，是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎。它是指經(jīng)過某種加工，具有一定結構、組分和性能，并可應用于一定用途的物質(zhì)。上世紀半導體硅、高集成芯片、高分子材料的出現(xiàn)和廣泛應用，把人類由工業(yè)社會推向信息和知識經(jīng)濟社會?？梢哉f某一種新材料的問世及其應用，往往會引起人類社會的重大變革，材料是人類文明的重要標志。如果說現(xiàn)在人人離不開高分子材料，家家離不開高分子材料，處處離不開高分子材料，是一點也不過分的。高分子化合物的最主要的應用是以高分子材料的形式出現(xiàn)的，高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統(tǒng)合成材料，另外許多精細化工材料也都是高分子材料。

第一，塑料：一類是通用塑料，如容器、管道、家具、薄膜、鞋底與泡沫塑料等等；另一類叫工程塑料，其強度大，如汽車零部件、保險杠、洗衣機內(nèi)的滾筒、電器的外殼等。

第二，纖維：人們開發(fā)出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物，通過不同的加工，生產(chǎn)出了各種纖維制品，極大地滿足著人類的需要。

第三，橡膠：天然橡膠的種類和品質(zhì)都受到很大的限制，于是科學家們不斷開發(fā)出了各種人造橡膠，如丁苯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠等。

第四，精細化工：比如使得我們的世界變得豐富多彩的各種涂料產(chǎn)品，如家具漆、內(nèi)外墻乳膠漆、汽車漆、飛機漆等。女孩子用的指甲油，使牙齒變白的增白劑也都是涂料。還有萬能膠、建筑用膠、醫(yī)用膠、結構膠等黏合劑，以及各種吸水樹脂等都是高分子產(chǎn)品。三、高分子化學與高科技的結合

當今社會，人們將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息發(fā)展的物質(zhì)基礎。自從合成有機高分子材料的那一天起，人們始終在不斷地研究、開發(fā)性能更優(yōu)異、應用更廣泛的新型材料，來滿足計算機、光導纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機械工業(yè)等尖端技術發(fā)展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發(fā)展，出現(xiàn)了許多產(chǎn)量低、價格高、性能優(yōu)異的新型高分子材料。

隨著生產(chǎn)和科學技術的發(fā)展，許多具有特殊功能的高分子材料也不斷涌現(xiàn)出來，如分離材料、光電材料、磁性材料、生物醫(yī)用材料、光敏材料、非線性光學材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活躍的領域，下面簡單介紹特種高分子材料：功能高分子是指當有外部刺激時，能通過化學或物理的方法做出相應反應的高分子材料；高性能高分子則是對外力有特別強的抵抗能力的高分子材料。它們都屬于特種高分子材料的范疇；特種高分子材料是指帶有特殊物理、力學、化學性質(zhì)和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料（化學纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑）的范疇。

第一，力學功能材料：強化功能材料，如超高強材料、高結晶材料等；)彈材料，如熱塑性彈性體等。

第二，化學功能材料：分離功能材料，如分離膜、離子交換樹脂、高分子絡合物等；反應功能材料，如高分子催化劑、高分子試劑；生物功能材料，如固定化酶、生物反應器等。

第三，生物化學功能材料：人工臟器用材料，如人工腎、人工心肺等；高分子藥物，如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、高分子農(nóng)藥等；生物分解材料，如可降解性高分子材料等。

可以預計，在今后很長的歷史時期中，特種與功能高分子材料研究將代表了高分子材料發(fā)展的主要方向。

四、高分子化學的可持續(xù)發(fā)展

研究高分子合成材料的環(huán)境同化，增加循環(huán)使用和再生使用，減少對環(huán)境的污染乃至用高分子合成材料治理環(huán)境污染，也是21世紀中高分子材料能否得到長足發(fā)展的關鍵問題之一。比如利用植物或微生物進行有實用價值的高分子的合成，在環(huán)境友好的水或二氧化碳等化學介質(zhì)中進行化學合成，探索用前面提到的化學或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子，以及用合成高分子來處理污水和毒物，研究合成高分子與生態(tài)的相互作用，達到高分子材料與生態(tài)環(huán)境的和諧等。顯然這些都是屬于21世紀應當開展的綠色化學過程和材料的研究范疇。

參考文獻：

[1]馮新德.展望21世紀的高分子化學與工業(yè)[J].科學中國人,1997,(11)

第2篇：高分子化學的應用范文

關鍵詞：金屬材料；高分子化學；課程；教學

引言

金屬高分子材料在我們生活中的很多領域都有非常廣泛的應用。發(fā)展前景非常好，為了我國高分子化學領域走在世界的前列，作為培養(yǎng)未來研發(fā)人才的高校在相關教學過程中需要開拓思路，積極調(diào)整課程方案，通過最有效果的教學讓學生成為我國高分子化學領域?qū)碜畹昧Φ难邪l(fā)生產(chǎn)人員。

一、理論聯(lián)系實際，讓教學貼近科研，靠近生產(chǎn)

學習不是為了學習本身，學以致用才是學習的最終目標。在目前的很多課程設置和教學方案或者授課方法方式上，我們看到的不是學以致用，而是學以致學，為了學習而學習，為了學分而學，為了簡單的成績和通過畢業(yè)而學。為了能夠最大程度的讓學生體會到學以致用，每節(jié)課都要提前備課，充分準備，把該節(jié)課所講內(nèi)容在目前高分子化學科研、生產(chǎn)領域的應用情況對學生進行詳細的介紹，提高他們對本節(jié)課的重視程度。在上課的時候，為了加深他們的印象，會在課文理論知識之外為他們充分準備課堂理論內(nèi)容相關的科研成果和高分子化學實際生產(chǎn)領域的應用現(xiàn)狀及前景。在可能的情況下，帶領他們參觀科研單位，參觀生產(chǎn)基地，切身感受體會自己所學課程的巨大應用潛力和前景。讓他們不只是理解理論知識，還要緊密的聯(lián)系實際的科研和生產(chǎn)，為將來的職業(yè)規(guī)劃做鋪墊。

二、參與式教學強調(diào)學生的參與性與主體性

在課堂教學過程中,提倡參與式的互動式教學。從形式上對以往的授課進行改變，這就需要老師和同學都必須對課本有非常深入的了解，僅僅預習是不夠的。所謂參與式教學就是要讓學生參與到課堂中來，并不是以前老師在講臺上說同學在講臺下聽這種完全沒有交流沒有互動的授課模式。同學要經(jīng)過對授課內(nèi)容的了解，經(jīng)過思考提出自己的問題，老師則通過解答這些問題來有針對性的解決每個同學遇到的問題，讓課堂變得有活力。除此之外課堂還要體現(xiàn)學生的主體性，以學生的視角為主，從學生的問題出發(fā)，讓學生主導課堂，讓學生有充分的思考空間，這就需要老師發(fā)掘和培養(yǎng)學生獨立思考的能力，才能發(fā)揮出參與式教學的特色，否則課堂會陷入一種混亂的狀態(tài)，老師既不能主導課堂，學生也沒有學習和思考的動力，那樣不是參與式教學的目標。

三、通過實驗讓理論聯(lián)系科研，聯(lián)系生產(chǎn)

實驗在高分子化學教學中有非常重要的作用，首先可以通過實驗讓學生對生澀難懂的理論知識有直觀的了解，對于已經(jīng)學到的理論知識有驗證的過程，也可應通過實驗的動手操作過程增加同學對高分子化學的興趣。除此之外，也能通過復雜的高分子化學實驗來讓學生觀察高分子材料的外觀特征，以及各種物理和化學變化在高分子材料上的感官表現(xiàn)，增加同學對高分子材料的熟悉程度。也可以安排同學進行獨立的實驗設計、實驗實施和實驗總結，提高他們的獨立操作能力，也能最大限度的激發(fā)他們的創(chuàng)造力。 教學實驗不應當停留在實驗室，當有些非常復雜的實驗或者對操作技術和實驗設施設備要求比較高，在教學過程中無法進行實際操作的時候，可以通過多媒體技術進行實驗教學。不管是圖片、動畫還是視頻資料，都可以作為多媒體實驗教學的教學工具，這樣不僅可以立體的展現(xiàn)教學內(nèi)容，還能通過多媒體的表現(xiàn)形式吸引同學的注意力，抓住同學的注意力，為實際的教學工作提供服務。這就需要老師有豐富的教學資源和實際操作技術，最好的情況是老師們可以按照自己的教學需求編制自己的多媒體實驗教學內(nèi)容，開展多種形式的教學工作。 作為實驗教學，可以適當安排一些開放式實驗教學。讓學生根據(jù)自己所學的知識，查閱相關資料自行設計實驗主題，在老師的協(xié)助下完善實驗方案,同學之間按照興趣和能力自由分組、自主選擇實驗設備和實驗儀器,在老師的指導下,按照實驗方案獨立完成實驗,并書寫實驗報告，這樣可以通過獨立操作實驗鍛煉學生的獨立思考能力，動手操作能力，實驗組織能力和團隊合作能力。

四結束語

在金屬材料工程專業(yè)高分子化學教學改革中，通過理論聯(lián)系實際注重學以致用，提高學生對高分子化學課程的興趣和學習積極性，通過參與式教學提高學生在課堂的參與程度并豐富參與方式，還能培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、獨立思考問題和語言表達能力，通過實驗教學培養(yǎng)同學對待科學嚴謹?shù)膽B(tài)度和操作實驗的能力，為我國將來的高分子化學的科研和實際生產(chǎn)培養(yǎng)扎實有用的人才。

參考文獻

［1］陳傳祥.金屬材料工程專業(yè)高分子化學教學改革探索［J］.《化工高等教育》，2007.（2）.

［2］莊啟昕,鄭安吶,李欣欣,錢 軍,李 慧,韓哲文.體現(xiàn)工科特色的高分子化學教學探索與實踐.高分子通報,2008(11).

［3］高喜平，陸昶，姚大虎等．淺談高分子化學實驗的教學 改革[J]．《化工時刊》，2011，25(3)．

第3篇：高分子化學的應用范文

1. 編寫具有特色的實驗教材

實驗教材是學生實踐課程的主要學習工具。為使學生通過實驗更好的驗證課堂教學理論，我們根據(jù)本校的實驗條件編寫了供高分子化學實驗課程使用的參考資料。其特點在于所含聚合反應類型全面，實驗貼近生活、有趣味性，制備了一些生活中常用的高分子產(chǎn)品，安排了一些探索性、設計性以及綜合性實驗，以調(diào)動學生的學習興趣，培養(yǎng)學生在實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力。

2. 建設實驗課程網(wǎng)站

建設實驗課程網(wǎng)站，把可開設的實驗都列入其中，并將實驗大綱、講義和課件等內(nèi)容都放在網(wǎng)絡上，讓學生充分了解課程安排、課程要求等課程信息，可通過網(wǎng)上的資料提前預習實驗項目，了解實驗過程中的注意事項等。同時，網(wǎng)站的建設加入了對實驗步驟、儀器構造、操作規(guī)程等的介紹，避免了實驗開設過程中不必要的講解時間，增加學生自主學習的時間和空間。

在高分子實驗課中開展網(wǎng)上選課，將所有實驗的信息放在網(wǎng)上，讓學生在可開設的實驗課范圍內(nèi)選擇自己感興趣的實驗，提高學生求知的主動性和積極性。

3. 改進實驗教學項目

高分子化學是一門以實驗為基礎的自然科學。傳統(tǒng)的實驗課程內(nèi)容主要是驗證性實驗或指導性實驗，是促進學生形成化學概念、理解和鞏固化學知識的一種手段, 是一種依附于概念和理論的添加劑，處于一種從屬地位,學生僅僅是按照教材已經(jīng)規(guī)定好的實驗操作步驟做一些重復性的工作，缺乏系統(tǒng)性、探索性和實用性,學生的學習主動性不高[2]。為適應高分子科學的飛速發(fā)展, 培養(yǎng)學生對高分子化學學科學習的主動性，激發(fā)學生去了解、學習、探索高分子化學的學科領域及高分子材料的來源，提高學生的動手能力、思維能力、求異能力、創(chuàng)新能力和科研能力，有必要對高分子化學實驗教學項目進行改革和探索。

為使學生畢業(yè)后盡快適應突飛猛進的高分子領域, 我們認真做好現(xiàn)有教材的知識傳授,結合重慶理工大學高分子材料科學與工程專業(yè)的特點及實際情況，精選出具有代表性的基礎性實驗，旨在讓學生掌握高分子化學的基礎理論和基本操作技能與實驗方法。

由于基礎性實驗大多都屬于驗證性實驗，創(chuàng)新性不強，教學內(nèi)容僵化，不利于學生創(chuàng)造思維能力的發(fā)揮,不利于培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力,學生的動手能力受到一定的限制,甚至可能使部分學生產(chǎn)生惰性的問題[4]。因此，我們對基礎性實驗進行了一系列調(diào)整，例如在制備聚甲基丙烯酸甲酯的實驗過程中，我們讓學生在制備的過程中，將自己的大頭貼等嵌入制件，自制鑰匙扣，手機鏈等小工藝品，這樣大大調(diào)動了學生的積極性，在制備的過程中，學生更加積極的思考，并與老師交流互動，明顯提高了教學效果。在增加趣味性實驗的同時，我們還開發(fā)了一些聯(lián)系生活實際的應用型實驗，在實驗中突出材料的有用性，使學生親自體驗高分子化學實驗的實用價值, 激發(fā)創(chuàng)造動機。

此外，我們改一些基礎性、驗證性的實驗為探索性、設計性的實驗。讓學生自主選擇實驗所用藥品并設計實驗過程，最終制得產(chǎn)物。由于不同的學生的實驗過程不同,使得學生在實驗過程中認真觀察，對實驗過程中的問題積極思考并與指導老師交流。通過這樣的過程不但對實驗的基本理論、基本概念理解更加透徹,同時提高了學生的思維邏輯性、嚴密性，對學生的全面發(fā)展具有積極的促進作用。

在學生都具備一定的實驗基礎，掌握了一定的實驗技能后開設具有工程特色的綜合性實驗項目，這些項目可以是老師的科研項目，也可以是學生自主設計開發(fā)。要求每位學生進行一個綜合實驗，通過教學與科研相結合，學生可以系統(tǒng)地掌握原料的合成、高分子材料的制備及高分子材料性能與表征方法。用高水平的科研帶動實驗課教學，實驗結束后，要求學生以論文形式完成實驗報告，并認真分析討論實驗結果，分析實驗成敗的關鍵。綜合實驗項目有利于提高學生的科研能力、創(chuàng)新意識和綜合分析能力。

4. 完善實驗考核方式

為了客觀、全面地反映學生的實驗綜合能力，我們完善了實驗的考核方式，將實驗成績分為四個部分：(1)平時成績,占總成績的10 %，主要包括:出勤、預習報告、回答問題等；(2)操作成績,占總成績的30 %,主要包括：儀器的安裝、操作的規(guī)范性以及實驗安全，實驗衛(wèi)生等；(3)實驗報告成績,占總成績的30 % ,主要包括：實驗目的與原理及實驗步驟及現(xiàn)象、結果與討論等；(4)實驗考試成績，占總成績的30%，教師根據(jù)本學期所開實驗內(nèi)容，提出考試題目，重點考核實驗機理、儀器的安裝與拆卸、實驗過程與現(xiàn)象，學生隨機抽題，現(xiàn)場完成。以上實驗考核方式的完善，有利于改善學風，提高學生的主觀能動性與實驗綜合素質(zhì)。

第4篇：高分子化學的應用范文

1健全師資隊伍保障機制

教師是應用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的踐行者，教師知識水平、業(yè)務能力、對實驗教學重視程度直接決定實驗教學效果。然而，由于長期以來形成的實驗指導教師是“教輔人員”的錯誤導向，實驗師資隊伍普遍存在年齡高、學歷層次低、培訓機會少等問題，使得實驗教學水平無法得到有效提高。近年來，學院對實驗教學給予了極大重視，進行了重大調(diào)整，將一些高學歷的年輕教師補充到實驗教學隊伍中，形成了“老中青”相結合的實驗教學隊伍。老教師將豐富的教學經(jīng)驗傳授給年輕教師，年輕教師將新的想法和研究項目融入實驗教學，凝練出新的實驗教學項目。學院非常重視“雙師型”教師隊伍的培養(yǎng)，選派教師利用寒暑假時間到企業(yè)鍛煉，了解行業(yè)發(fā)展動態(tài)，以便教師將企業(yè)所見所聞融入實驗教學。學院還采取相應措施鼓勵教師參與實驗教學改革，從而使近幾年實驗教學水平有了大幅提升。

2多手段結合，改進教學方法

我們改進了僅在實驗室內(nèi)講解的傳統(tǒng)授課模式，采取實驗室外精講與實驗室內(nèi)泛講相結合的方式進行。在實驗項目開始前一星期，教師利用多媒體等輔助教學手段在理論課教室對實驗進行較為詳細的講解，播放實驗教學短片進行實驗演示，使學生對實驗步驟、實驗重點及注意事項等有較充分的認識。同時圍繞實驗項目提出一些問題，引導學生思考，讓學生利用實驗開始前的一個星期時間通過到圖書館或利用網(wǎng)絡查閱文獻資料尋找問題答案。在實驗室的泛講階段圍繞問題提問學生，并進行解析。由于實驗開始前學生利用多種途徑對實驗進行了充分的預習和思考，避免了傳統(tǒng)教學模式中學生僅看實驗教材進行預習的單一模式，使學生能夠更全面的預習實驗，有助于學生更好的開展實驗。為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，積極鼓勵學生提出自己的實驗方案，經(jīng)與老師探討實施。由于減少了在實驗室內(nèi)的集中講解時間，學生可以在有限的實驗學時內(nèi)進行更多的實驗操作，充分鍛煉動手能力。做實驗期間，不要求學生象在理論課堂一樣鴉雀無聲，允許學生充分討論，鼓勵他們提不同意見，進行交流互動。教師積極和學生交談，傾聽他們對實驗的建議和感受，形成良好的互動氛圍。通過互動交流，極大的提高了學生的實驗主動性與積極性。

3激發(fā)學習熱情，改進實驗教學內(nèi)容

傳統(tǒng)的高分子化學實驗項目主要是驗證性實驗，學生按照實驗教材規(guī)定的實驗步驟進行操作。雖然通過驗證性實驗能使學生掌握實驗設備和儀器的安裝與使用，動手能力得到了鍛煉，所學的理論知識得到了鞏固，但由于學生按固定的實驗模式進行實驗，在一定程度上限制了學生主觀能動性的發(fā)揮，也不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［5］。為使學生能夠通過實驗鞏固理論知識，我們保留了部分基本的實驗項目，但對實驗步驟進行了適當?shù)脑O計。如在甲基丙烯酸甲酯的本體聚合(有機玻璃的制備)實驗中，我們提前讓學生準備一些卡片、植物標本等，在預聚物制備完成后將準備好的標本放入模具，然后澆鑄成模，繼續(xù)進行后續(xù)實驗，最終得到嵌有標本的有機玻璃制品。通過這一實驗，學生不僅鞏固了所學的本體聚合理論知識，而且得到了有紀念意義的制品。在標本選擇準備階段，學生圍繞何種樣品能夠加入預聚物中作為標本進行了深入的思考，在發(fā)揮學生主觀能動性的同時也培養(yǎng)了其分析問題的能力。在乙酸乙烯酯的乳液聚合實驗(白乳膠的制備)中，不同的小組選擇不同的實驗原料配比進行實驗，反應結束后，讓學生用自制的白乳膠進行木板粘合，直接檢驗所合成產(chǎn)品的應用性能，然后不同小組進行比較，得出最優(yōu)的原料配比，并圍繞結論進行討論分析。學生通過這一實驗不僅鞏固了理論知識，也與實際應用接軌，激發(fā)了學習興趣和積極性，使得學生感覺到實驗不再枯燥，起到了事半功倍的效果。隨著科技的發(fā)展，高分子學科領域不斷有新的研究成果出現(xiàn)，并被廣泛應用。因此，為使學生能更好的了解學科發(fā)展，并掌握相應的實驗技能，需要將較為成熟的新技術補充到實驗內(nèi)容中。譬如可逆加成－斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合作為“活性”自由基聚合的一種，由于其適用單體范圍廣、反應條件溫和不受聚合實施方法限制等優(yōu)點，自1998年提出以來已成為高分子合成研究領域最活躍的方向之一，并且今后還會繼續(xù)發(fā)展［6］。我們將“苯乙烯的可逆加成－斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合”實驗加入到高分子化學實驗中。學生在該實驗進行時表現(xiàn)出了極大的學習熱情，同時也了解了可逆加成－斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合的特點和基本操作方法，為今后可能從事該領域的相關研究奠定了基礎。

4細化考核方式，全方位評價學習效果

客觀、全面、科學的評定實驗成績對于評價學習效果、調(diào)動學生的積極性和主動性具有顯著的促進作用。我們改變了以往僅依靠實驗報告進行成績評定的模式，細化考核方式，由平時成績和期末考試成績組成實驗總成績。平時成績包括考勤、實驗預習、實驗操作、實驗現(xiàn)象/數(shù)據(jù)記錄、實驗結果討論與分析、思考題回答情況等，逐項評分，不單純注重實驗結果，更注重實驗態(tài)度、過程、實驗結果的分析和討論。期末考試采取實際操作和口試相結合的方法進行，均從試題庫中抽題作答。

5結語

第5篇：高分子化學的應用范文

關鍵詞微波技術輻射化學反應機理

自從Gedye[1]和Giguere[2]報道了利用微波輻射技術（MicrowaveIrradiationTechnology，簡稱MIT）促進有機化學反應的研究，才使得微波輻射技術真正應用于化學反應中，成為用于加速化學反應的一項重要技術；同時也成為不同于傳統(tǒng)加熱方法而應用于化學領域中的一項新興的有機合成技術。利用微波使化學物質(zhì)進行反應，其反應速度較傳統(tǒng)加熱方法快十倍乃至千倍。這種化學反應的加速是一種催化過程，完全不同于那些通常使用特定的化學物質(zhì)作催化劑的過程。

微波輻射技術用于有機合成以其反應速度快、操作方便、產(chǎn)率高、產(chǎn)品易純化等特點而發(fā)展很快，成為繼熱、光、電、聲、磁效應以后開發(fā)的一種新型合成技術[3]。隨著微波合成技術的不斷提高，對傳統(tǒng)的化學領域，特別是有機合成領域帶來了沖擊，成為化學領域中一門引人注目的新課題。本文就微波技術在化學領域中的應用進行了綜述，并簡述了其可能的作用機理。

1微波技術在有機化學中的應用

1．1在有機合成中的應用

由于極性有機化合物分子受微波作用后可以通過偶極旋轉(zhuǎn)被加熱，所以許多有機反應在微波輻射下可以高效率地完成。目前，催化有機合成反應的方法有三種：（1）物理催化（2）化學催化（3）生物催化。利用微波技術，通過控制反應條件，可以使許多有機反應的速度提高數(shù)倍，一些反應甚至比傳統(tǒng)加熱方法快上千倍。

目前，已發(fā)現(xiàn)利用微波輻射加熱進行的有機合成反應主要有Diels-Alder反應、、酯化反應、重排反應、Knoevenagel反應、Perkin反應、Reformatsky反應、Deckmann反應、縮醛（酮）反應、、Witting反應、羥醛縮合、開環(huán)、烷基化、水解、氧化、烯烴加成、消除反應、取代、成環(huán)、環(huán)反轉(zhuǎn)、酯交換、酰胺化、脫羧、聚合、主體選擇性反應、自由基反應及糖類反應等，幾乎涉及了有機合成反應的各個主要領域[4]。這些反應在微波輻射下均大大提高了反應效率。如反式丁烯二酸與甲醇的酯化反應，微波作用下，回流50min，產(chǎn)率為85，而傳統(tǒng)方法需8h[5]；李軍等人研究了微波法合成領異丁烯氧基苯酚方法，常規(guī)加熱回流3h，產(chǎn)率為35，而用微波90s產(chǎn)率達68[6]。

1．2在金屬有機化學反應中的應用

利用微波爐加熱進行金屬有機化學反應也有明顯的效果。一些金屬配合物的合成，傳統(tǒng)方法需數(shù)小時完成，而在微波條件下僅需數(shù)十分鐘即可完成。Mingos[7]利用微波爐通過氫鍵和配位鍵的結合制備了有機金屬配合物，成功實現(xiàn)了有機金屬配合物的自由組裝，給金屬有機化學反應注入了新的活力。Baghurst等人采用微波常壓合成技術合成了銠和銥的二烯烴化合物和“三明治”型的陽離子化合物，并由此改進了微波常壓反應系統(tǒng)，使之與有機合成反應裝置更接近且具有實用性，可以使大多數(shù)常規(guī)化學反應在微波條件下進行[8]。

2微波技術在高分子化學中的應用

微波技術應用于高分子化學領域的研究較多，在聚合物合成、交聯(lián)、固化等方面都有成功的應用。如甲基丙烯酸-2-羥乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等己烯基類單體的自由基聚合反應，聚酰胺酸的亞胺化反應，芳香二胺和芳香二羧酸合成芳香聚酰胺的縮合反應，引發(fā)聚醚反應、聚烯烴的交聯(lián)反應，聚氨酯的固化反應以及聚氨酯的合成反應等。這些反應除可以顯著縮短反應時間，有些性能還明顯優(yōu)于傳統(tǒng)加熱方法。如聚氨酯經(jīng)微波輻射形成膜的硬度較傳統(tǒng)方法有明顯提高，丙烯酸類樹脂在微波輻射下3~8min就可固化出物理性能優(yōu)于傳統(tǒng)方法的樹脂固化物。龍明策[9]等采用以淀粉、丙烯酸為主要原料，開展了以微波輻射合成高吸水性樹脂的工藝研究，合成了吸水率為735g/g的高吸水性樹脂，比傳統(tǒng)加熱方法節(jié)省時間數(shù)10倍以上，操作易于控制且“三廢”排放極少。

微波技術在高分子合成中的應用研究是基于微波輻射有優(yōu)良的“內(nèi)加熱”效應，但在聚合反應中的機理、熱效應及非熱效應對聚合反應的影響均受儀器的限制而無法開展。近年來出現(xiàn)的脈沖微波輻射，用電磁波在沒有明顯的熱效應的情況下引起化學反應，這一方法的運用將為高分子合成提供有力的手段。

3微波技術在其它化學領域中的應用

在無機材料方面，用微波輻射技術可以進行沸石分子篩的合成，為制備新型的功能材料與催化劑提供了快捷的途徑和方法[10,11],用微波等粒子技術，制備了金剛石膜、鈷薄膜等金屬膜。

在分析化學方面，用微波輻射技術進行了樣品溶解、蛋白質(zhì)水解等方面的研究，開辟了一條高效、快速的新實驗方法。

在生物化學方面，微波技術應用較早，利用微波技術可以快速對蛋白質(zhì)及肽進行水解，并且可以控制裂解部位，極大的提高酶催化反應的效率。

在藥物化學方面，利用微波技術通過短壽命的示蹤原子快速、高產(chǎn)率的合成了同位素標記藥物，拓展了藥物化學的合成領域，具有廣泛的應用前景。

4微波輻射技術的機理探討

微波在電磁波譜中介于紅外輻射（光波）和無線電波之間，又稱超高頻，其波長在1mm～1m之間，頻率在300MHz~300GHz。用于加熱技術的微波波長一般固定在12．2cm或33．3cm。關于微波加熱的原理，一般認為：微波振動同物質(zhì)分子偶極振動有相似的頻率，在快速振動的微波磁場中，物質(zhì)分子的偶極振動盡力同微波振動相匹配，而分子的偶極振動通常落后于微波磁場，這樣物質(zhì)分子吸收電磁能以數(shù)十億次的高速振動產(chǎn)生熱能，因此微波對物質(zhì)的加熱是從物質(zhì)分子出發(fā)的，稱為“內(nèi)加熱”。而傳統(tǒng)的加熱方法如回流則是靠熱傳導和熱對流來實現(xiàn)的，即“外加熱”。內(nèi)加熱的優(yōu)越性在于加熱快，受熱均勻，能顯著提高有機反應的速度。當然，微波對反應物的加熱速率、溶劑的性質(zhì)、反應體系等都能影響其反應的速率。

微波技術除具有熱效應外，還存在微波的特殊效應。微波作用于反應物后，加劇了分子間的運動，提高了分子的平均能量，即降低了反應的活化能，大大增加了反應物分子的碰撞頻率，使反應迅速完成，這就是微波提高化學反應速度的主要原因。

5結語

隨著科學技術的不斷發(fā)展，越來越多的交叉學科正在形成，微波輻射技術擴展到化學領域就形成了一門新的交叉學科－微波化學，無論是在理論上，還是在應用技術上，都無疑是化學領域中的一大新進展。當然微波化學還存在著許多有待解決的問題，絕大多數(shù)還停留在實驗研究階段。但有理由相信，隨著微波技術的發(fā)展，，微波輻射技術在化工領域?qū)⒂懈鼮閺V泛的應用前景。

參考文獻

[1]GedyeRN，SmithFE，WestawayKetal．TetrahedronLett，1986，27：279．

[2]GiguereRJ，BrayTL，DuncanSMetal．TetrahedronLett，1986，27：4945．

[3]趙晨曦等．相轉(zhuǎn)移催化及微波技術用于苯丙氨酸合成[J]．氨基酸和生物資源，1997，19（2）：15．

[4]薛敘明．精細有機合成技術[M]．化學工業(yè)出版社，20__，1：39．

[5]徐宗美，謝毓元．化學通報，1993，6：8~11．

[6]李軍等．合成化學，20__，8（4）：321~325．

[7]MichaelD，MingosP，J．ChemCommun．1996：900．

[8]倪春梅，盛鳳軍．微波合成技術及在有機合成中的應用[J]．廣州化工，20__，32（2）：13．

[9]龍明策等．高吸水性樹脂的微波輻射合成工藝及性能研究[J]．高分子材料科學與工程，20__，18（16）：205．

第6篇：高分子化學的應用范文

1、解釋：

錦綸一般指尼龍，是美國杰出的科學家卡羅瑟斯及其領導下的一個科研小組研制出來的，是世界上出現(xiàn)的第一種合成纖維。

尼龍的出現(xiàn)使紡織品的面貌煥然一新，它的合成是合成纖維工業(yè)的重大突破，同時也是高分子化學的一個非常重要里程碑。

2、用途：

（1）代替銅等金屬。

由于聚酰胺具有無毒、質(zhì)輕、優(yōu)良的機械強度、耐磨性及較好的耐腐蝕性，因此廣泛應用于代替銅等金屬在機械、化工、儀表、汽車等工業(yè)中制造軸承、齒輪、泵葉及其他零件。聚酰胺熔融紡成絲后有很高的強度，主要做合成纖維并可作為醫(yī)用縫線。

（2）用于各種醫(yī)療及針織品。

第7篇：高分子化學的應用范文

關鍵詞：高分子化學注漿材料；馬麗散；羅克休；巷道垮冒；加固填充

中圖分類號：TD265 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2011）34-0063-02

一、概述

堿溝煤礦+590B1+2工作面進風巷于2007年12月21日開始冒落，垮冒不但使工作面通風系統(tǒng)遭到破壞、而且造成工作面安裝工期滯后，嚴重影響了采煤工作面的正常生產(chǎn)接續(xù)；同時由于巷道垮冒較高、范圍較大，給維修恢復該段巷道造成了一定的困難。應用傳統(tǒng)的處理較高的、大范圍冒頂事故的方法具有一定的局限性，而新型高分子化學注漿技術在處理較高的、大范圍冒頂事故時則可以很好地解決圍巖易風化、施工工序復雜、材料消耗大、木垛變質(zhì)腐爛導致的空頂?shù)燃夹g難題。新型高分子化學注漿技術是把化學漿液注入到具有孔隙、裂隙等軟弱結構的煤巖體中，漿液以充填、滲透和壓實等形式，將煤巖體膠結固化成一個整體，改善煤巖體的物性參數(shù)，提高其整體性和強度。因此，新型高分子化學注漿材料特別適合于處理大范圍冒頂事故。

二、冒頂區(qū)概況

堿溝煤礦+590B1+2工作面進風巷自2007年12月21日開始從+590石門以東680m處向西垮冒，至12月24日，巷道665～681m段完全垮冒嚴實，從現(xiàn)場連續(xù)觀察情況看，巷道垮冒最高處達8m，平均在6m左右。發(fā)生冒頂事故的主要原因是由于+590水平B1煤層中含有一板巖層、遇水后軟化膨脹，使其自身的力學性質(zhì)弱化和強度衰減，改變了原有的應力平衡狀態(tài)；其次是由于+590B1巷道垮冒段的支護工程質(zhì)量有問題。巷道665～681m段完全垮冒嚴實，從現(xiàn)場連續(xù)觀察情況看，巷道垮冒最高處達8m，平均在6m左右，寬4m，長度16m且有可能和上部+603水平老巷跨通的可能。

三、新型高分子化學注漿材料

馬麗散N具有高度粘合力和很好的機械性能，可與地層產(chǎn)生高度粘合。注射入煤巖體后，能夠在一定時間內(nèi)保持液體狀態(tài)，滲透進細小的裂縫，使松散破碎的圍巖粘結成一體。其良好的柔韌性能承受隨后的地層運動,提高地層支撐力和機械阻力，單向抗壓強度最大能達到65.8MPa，單向抗拉強度能達到41.5MPa，延展率為3.82％，凝聚力為10.2MPa，因該材料具有抗壓強度高、抗拉強度大并具有一定的延伸率等特性，因而有效地增加巷道圍巖的自身強度，從而提高其穩(wěn)定性，減少巷道的變形。

羅克休是一種由兩種成分組成的注射產(chǎn)品，用于充填空洞，密閉空氣和瓦斯以及加固斷裂程度高的地層。羅克休以4比1混合樹脂和催化劑，發(fā)生快速反應生成泡沫，膨脹到原體積的30倍。膨脹后，羅克休泡沫在幾分鐘內(nèi)硬化。羅克休點著溫度為450℃，燃燒氧指數(shù)為36%，燃燒等級為高難燃材料，其在硬化后每平方厘米可以承受2.5公斤壓力?？焖?、高膨脹率、良好的抗壓能力以及突出的抗靜電性能是其最大特點，適用于密閉、中空填充和頂部支撐、在一定范圍內(nèi)構筑防火墻、在巷道或工作面終止巖石塌落、快速堵截等。

四、冒頂區(qū)處理方案及施工方法

（一）總體思路

摸清垮冒區(qū)情況對垮冒巷道頂部進行固化處理金屬架棚加錨網(wǎng)支護已清理的巷道安全快速

通過。

（二）設計方案

在每個循環(huán)注漿前在巷道輪廓線處以間距200～300mm打排管，鉆入長度6m的2寸鋼管（或者使用更長的鋼管，保證兩循環(huán)鉆入的鋼管至少有2m的接茬）。然后采用羅克休泡沫將冒頂空洞處充填，在浮煤上方形成一個3m左右厚的假頂，再把巷道輪廓線以上2m厚的碎煤用馬麗散N將其加固成一個整體。

（三）施工方法

1．用自攻鉆桿在巷道頂部打孔至冒空區(qū)，深度6m，傾角60°，間距3m，布置兩孔，然后在前兩孔處再打兩個8m深孔，傾角40°?？状蚝煤笞⑸淞_克休，先注下排孔，然后再注上排孔，一直注射到有壓力

為止。

2．注完頂部冒空區(qū)后，在巷道頂部輪廓線，用風鉆接自攻鉆桿打4m、傾角30°的注射孔和6m深、傾角20°的注射孔，第一個孔離壁0.5m，然后按間隔0.5m的間距布置，共布置7孔。注射時注漿管里面接兩跟1m長帶眼的自攻鉆桿，外面是無眼鉆桿（經(jīng)過對一個注漿循環(huán)效果的分析，不能達到預想效果時，需及時對注漿孔的布置和深度作適當?shù)恼{(diào)整）。

3．每個循環(huán)注漿時在左幫靠頂板處往幫里面以偏角40°、孔深4m鉆孔注漿。單循環(huán)注漿完畢后往前掘進，掘進到4m時需進行下一個循環(huán)的鉆孔注漿。掘進過程中需使用金屬支架支護，棚間距為800mm。

4．注漿情況統(tǒng)計。

第一循環(huán)：施工注漿孔6個，注羅克休1.16t，注馬麗散N 0.825t，支護巷道2.4m；

第二循環(huán)：施工注漿孔6個，注羅克休2.58t，注馬麗散N 0.58t，支護巷道1.6m；該循環(huán)由于上部空間較大，煤體松散，所以用料大、推進短；

第三循環(huán)：施工注漿孔6個，注羅克休2.48t，注馬麗散N 1.4t，支護巷道5.6m；

第四循環(huán)：施工注漿孔6個，注羅克休1.55t，注馬麗散N 0.55t，支護巷道5.6m；

第五循環(huán)：施工注漿孔4個，注羅克休1.03t，注馬麗散N 0.72t，支護巷道1.6m；

第六循環(huán)：施工注漿孔2個，注馬麗散N 0.33t，支護巷道2.4m。

共施工注漿孔30個，注羅克休8.8t，注馬麗散N 4.405t，架設金屬支架21付，支護巷道16.8m。

五、結語

對+590B1巷道采用高分子化學注漿材料馬麗散和羅克休進行安全快速加固、恢復后，冒頂段巷道非常穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)變形增大及二次冒落失穩(wěn)現(xiàn)象。實現(xiàn)了在安全的條件下平穩(wěn)生產(chǎn)，取得了良好的經(jīng)濟效益。為神華集團新疆公司在煤巖體破碎條件下安全快速掘進積累了處理大范圍冒頂?shù)南冗M經(jīng)驗。

參考文獻

第8篇：高分子化學的應用范文

【關鍵詞】高中化學 定量實驗教學 數(shù)字化實驗 應用

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.04.007

在高中化學教學中，實驗教學作為極為重要的教學部分，也是學生充分理解化學知識和現(xiàn)象的重要途徑。數(shù)字化實驗平臺作為一種數(shù)字化實驗信息系統(tǒng)，其的構成部分主要包括傳感器、計算機、配套軟件及數(shù)據(jù)采集器等。在高中化學定量實驗教學中引入和應用數(shù)字化實驗，可以使化學定量實驗數(shù)據(jù)能夠得到即時處理、編輯和儲存，也是對化學定量實驗教學理念與模式進行創(chuàng)新的重要推動力，有利于提升高中化學定量實驗教學的水平。

一、在高中化學定量實驗教學中引入數(shù)字化實驗

在信息化時代下，數(shù)據(jù)資源的重要性不言而喻，而這也使得數(shù)據(jù)資源的處理和存儲方式逐漸受到了重視。在高中化學實驗教學中，為了提升對化學實驗數(shù)據(jù)的處理效率，數(shù)字化實驗的引入不容忽視。通過引入數(shù)字化實驗，可以實現(xiàn)對高中化學實驗教學理念和模式的創(chuàng)新，也為化學實驗教學質(zhì)量和效率的提升奠定了基礎。在高中化學教學中，大部分化學實驗對實驗環(huán)境都有極為嚴格的要求，如SO2的性質(zhì)等，為了保證這類化學實驗能夠在安全、可靠的前提下進行教學，一般都會在通風櫥中進行實驗。對于可燃氣體和有毒氣體的實驗也要在安全的環(huán)境中進行，否則很容易引發(fā)可燃氣體爆炸和有毒氣體泄漏等問題，會對實驗人員的人身安全造成威脅。從發(fā)展進程角度分析，化學實驗可以被分為三個時代，即傳統(tǒng)實驗時代、微型化實驗時代和數(shù)字化實驗時代。

其中，傳統(tǒng)實驗時代是化學實驗發(fā)展的第一個時代，實驗過程主要通過常規(guī)玻璃實驗器皿來完成。微型化實驗時代是化學實驗發(fā)展的第二個時代，在這一時代挖掘出了近乎所有的化學實驗現(xiàn)象。數(shù)字化實驗是化學實驗發(fā)展的第三個時代，在這個時代化學實驗的反應過程和化學現(xiàn)象會逐漸被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，能夠?qū)崿F(xiàn)對化學實驗的實時監(jiān)測，可以幫助學生更好地觀察和理解化學現(xiàn)象的本質(zhì)。由此可見，在高中化學實驗教學中，數(shù)字化實驗的引入，是對化學實驗教學理念與模式的創(chuàng)新，有利于提高化學教師的實驗資源整合能力，而這也為化學實驗教學質(zhì)量和效率的提升奠定了基礎。

二、在高中化學定量實驗教學中引入數(shù)字化實驗的切入點

在高中化學實驗教學中，為了更好地提升化學實驗教學的水平，對于數(shù)字化實驗的引入，可以從下述三個方面進行考慮：定性到定量的轉(zhuǎn)變、表象到本質(zhì)的轉(zhuǎn)變、質(zhì)疑到探究的轉(zhuǎn)變。

傳統(tǒng)化學實驗是對化學反應現(xiàn)象的體現(xiàn)，在傳統(tǒng)化學實驗過程中很難對其實施定量化處理。但將數(shù)字化實驗引入高中化學實驗教學，基于對數(shù)字傳感技術的應用，能夠?qū)崿F(xiàn)對化學實驗數(shù)據(jù)的完整采集，并利用計算機和配套軟件對化學實驗數(shù)據(jù)進行處理、存儲，最后以表格或圖像等形式對化學實驗數(shù)據(jù)進行展現(xiàn)。例如，對于濃硫酸的吸水性實驗，從對比試驗角度考慮，對濕度傳感器進行合理使用，可以實現(xiàn)在實驗過程中對密閉容器內(nèi)空氣相對濕度的變化情況進行實時監(jiān)測，而這個過程也是對化學實驗的定量化控制，體現(xiàn)了數(shù)字化實驗在定性到定量的轉(zhuǎn)變中所發(fā)揮的重要作用。

從表象到本質(zhì)的轉(zhuǎn)變角度分析，在高中化學實驗教學中，數(shù)字化實驗的引入不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對化學實驗教學過程的優(yōu)化，也能夠依靠數(shù)字化實驗對化學實驗過程和現(xiàn)象的更為直接的展示，而幫助學生更好地理解和掌握化學實驗的現(xiàn)象及原理，有利于提升學生學習化學的效率。例如，弱電解質(zhì)的稀釋實驗，愛弱電解質(zhì)稀釋過程中，電解質(zhì)的導電性會發(fā)生變化，但在傳統(tǒng)化學實驗過程中，很難對導電性變化情況進行直觀展示。然而，在數(shù)字化實驗過程中，通過對數(shù)字化技術和電導率傳感器的應用，可以實現(xiàn)對弱電解質(zhì)稀釋過程中導電性變化情況的實時監(jiān)控，并且通過實驗數(shù)據(jù)，學生也能更加直觀的看到導電性變化情況。在高中化學實驗教學中，數(shù)字化實驗的引入能夠?qū)崿F(xiàn)對化學實驗本質(zhì)的直觀展示，可以激發(fā)學生的學習熱情，也能夠幫助學生更好地理解化學實驗現(xiàn)象與相應化學概念之間的聯(lián)系。

在高中化學實驗教學中，數(shù)字化實驗的引入，可以使學生由質(zhì)疑轉(zhuǎn)變到探究，有利于幫助學生理解化學實驗反應和現(xiàn)象。在傳統(tǒng)化學實驗過程中，實驗結果與實驗預期之間出現(xiàn)不匹配是極為常見的現(xiàn)象，但這會導致學生對化學教師和化學實驗產(chǎn)生質(zhì)疑。在這種情況下，對化學實驗技術進行創(chuàng)新和優(yōu)化就顯得十分重要。通過在化學實驗教學中引入數(shù)字化實驗，可以實現(xiàn)對化學實驗數(shù)據(jù)的全面搜集，也能夠?qū)崿F(xiàn)對化學實驗過程的實時監(jiān)控，是更加直觀的展現(xiàn)化學實驗現(xiàn)象和本質(zhì)的一種方式。通過應用數(shù)字化實驗，可以實現(xiàn)對學生分析和解決問題的能力進行培養(yǎng)，有利于提升化學實驗教學的質(zhì)量和效率。

三、高中化學定量實驗教學中數(shù)字化實驗的應用

化學實驗最重要的部分就是反應過程，只有通過觀察化學實驗的反應過程，學生才能更好的理解化學實驗現(xiàn)象的發(fā)生原理，進而理解相應的化學理論知識。在高中化學實驗教學中，數(shù)字化實驗的應用能夠更加直觀的展示化學實驗的反應過程，可以幫助學生更好地理解化學實驗的反應過程、現(xiàn)象和本質(zhì)，有利于學生理解和掌握相應的化學知識。

例如，“金屬的電化學腐蝕”實驗，生活中經(jīng)常見到的暖寶寶就是對“金屬的電化學腐蝕”實驗的最直接體現(xiàn)。在開展“金屬的電化學腐蝕”實驗教學的時候，化學教師可由暖寶寶的l熱原理引出這個化學實驗，并針對這個實驗和暖寶寶的發(fā)熱原理提出一些問題，如“暖寶寶模擬裝置是否能構成原電池？”然后在實驗教學過程中，引導學生進行討論，可以使學生通過討論得出原電池的電極反應式，即負極的電極反應式是Fe―2e-=Fe2+，但對于正極反應式會得出兩個結果，分別是O2+2H2O+4e-=4OH-和2H++2e-=H2。在以數(shù)字化實驗方式開展“金屬的電化學腐蝕”實驗的時候，通過觀察數(shù)字化實驗所搜集的實驗數(shù)據(jù)，可以更加直觀的看出金屬電化學腐蝕的正極反應，并得出正極反應式O2+2H2O+4e-=4OH-，這個反應式體現(xiàn)出隨著壓強的減小，金屬電化學腐蝕的正極會發(fā)生吸氧反應。而2H++2e-=H2這個反應式體現(xiàn)的是正極發(fā)生的析氫反應。通過數(shù)字化實驗的應用，可以更加直觀的了解金屬在不同環(huán)境下發(fā)生的腐蝕反應，可以幫助學生更好地理解這個化學實驗的反應和現(xiàn)象。

第9篇：高分子化學的應用范文

虛擬技術是使相關工作在計算機上實現(xiàn)或通過計算機模擬實現(xiàn)的技術[1]，早在20世紀70年代便開始將其應用于宇航員培訓。由于這是一種消耗低、安全有效的培訓方法，現(xiàn)今已被推廣到各行各業(yè)的培訓中，并已在科研、教育、商業(yè)、醫(yī)療、生物制藥、環(huán)境保護、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、娛樂等多個領域得到廣泛應用。在此，只簡單介紹它們在教育、生物制藥和醫(yī)療領域的應用狀況。

1.1教育領域

隨著虛擬技術的發(fā)展和教學要求的不斷提高，虛擬技術已進入教育領域，并且已成為完成教育工作的一種有效方式。例如利用化學教育軟件，展示化學實驗的流程和結果。學生可以通過使用該軟件，了解和掌握整個實驗過程，然后再進行實踐操作。這樣，既可以減少實驗的危險性，又可以提高學生的學習興趣和效率，減少不必要的浪費。再如利用物理教學軟件，開展“歐姆定律”的講解，其效果生動，且學生便于理解。

1.2生物制藥領域

虛擬技術在生物制藥方面的應用主要是在藥物的設計階段：采用相關的分子設計軟件，設計藥物小分子，模擬小分子與受體的相互作用，預測小分子的生物活性、毒性、排泄、吸收、代謝途徑、代謝物及其各類性質(zhì)。目前，這種藥物設計模式已被國際專業(yè)制藥公司在研發(fā)新藥時采用，并與實驗相結合，以達到減少研發(fā)消耗，提高研發(fā)成功率的目標。1.3醫(yī)療領域虛擬技術在醫(yī)療領域的應用主要有：手術培訓、手術模擬、醫(yī)學影像檢查和臨床診斷。已經(jīng)報道的“上海交通大學附屬第九人民醫(yī)院骨科專家成功完成真正意義上的3D打印骨盆重建手術”，是虛擬技術在醫(yī)療領域成功應用的又一案例。

2、化學信息學

化學信息學的研究領域并未經(jīng)過刻意界定，很多化學家在各自不同的研究領域中力爭發(fā)展和采用計算機的方法來處理大量涌現(xiàn)的化學信息，建立化合物的結構與性質(zhì)的關系。在20世紀60年代，化學信息學的發(fā)展已初見端倪，到了70年代開始出現(xiàn)了颶風式的發(fā)展。因此，相關的化學信息學的定義有多種。

比較典型的有以下一些論述。

（1）采用分子模擬和數(shù)據(jù)分析技術與高分辨圖形顯示組合，得到了令人驚訝的結果。因此，化學信息學是通過應用信息技術幫助化學家研究新問題、組織并分析科學數(shù)據(jù)，以研發(fā)新化合物、新材料的過程。

（2）很多人認為化學信息學是化學信息的擴展，它涵蓋了與化學結構、數(shù)據(jù)存儲和計算方法相關的領域，如化合物登記系統(tǒng)、在線化學文獻、結構-活性關系分析和分子性質(zhì)計算[3]。化學信息學作為一個學科名稱來說是很新的，但我們可以體會到，它存在于我們周圍已經(jīng)有了一段時間。不同的階段常會給出不同的化學信息學的定義。

所以，在討論這些不同觀點的時候，我們認為“化學信息學是一門應用信息學方法和計算機技術來輔助解決化學問題的學科”[4]這個論述更具有普適性。

化學信息學方法主要有三種，即基于數(shù)據(jù)、基于邏輯和基于原理。

（1）基于數(shù)據(jù)的方法建立和利用多種化學數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和化學數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。該方法主要的作用是在數(shù)據(jù)庫中獲得已記錄的相關信息。

（2）基于邏輯的方法利用已有的化學數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，并在此基礎上，利用歸納、推理和分類等方法將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識，并對知識實施有效的管理，以便于知識得到廣泛的應用。最終，能用于解決實際的化學問題。該方法適用于大量數(shù)據(jù)的處理，對象具有比較強的規(guī)律性。同時，它能解決數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不能解決的問題。

（3）基于原理的方法利用已有的量子化學的理論，對化學對象作相關的量化計算，并根據(jù)計算結果，研究對應的化學問題。該方法能從原理上解釋化學問題，但不適用于大批數(shù)據(jù)和大的體系的處理。在化學研究中，這三種方法相輔相成。對于不同的研究對象或不同的研究階段，采用對應的方法組合。

3、化學研究

化學是研究物質(zhì)的組成、結構、性質(zhì)和變化規(guī)律的科學。有機化學是研究有機化合物的來源、制備、結構、性質(zhì)、用途和有關理論的一門學科，由于有機化合物都含有碳，同時以碳、氫化合物為母體，因此這門學科又可稱為“碳化合物的化學”或“碳氫化合物及其衍生物的化學”，隨著這門學科的發(fā)展，誕生出了高分子化學、元素有機化學等新學科，為合成染料、橡膠、纖維、藥物、塑料等有機化學工業(yè)建立了理論基礎?；瘜W的研究內(nèi)容主要可歸納為三部分：分子設計、合成設計和結構確定。利用相關技術設計具有特定功能的化合物即為分子設計[5]；利用相關技術設計特定化合物的合成路線即是合成設計；結構確定包括兩部分：結構解析和譜圖模擬。結構解析是根據(jù)已有的化學譜圖，推測對應的化學結構。譜圖模擬是基于化合物的化學結構，預測其化學譜圖?；瘜W是重要的基礎科學之一，它也是一門建立在實驗基礎上的科學。在化學研究中實驗和理論這兩方面一直是相互依賴、彼此促進的。化學是一門古老而歷史悠久的科學，它的研究模式為靈感、經(jīng)驗和實驗（見圖1）。長期實驗數(shù)據(jù)的積累，為現(xiàn)在和今后的化學研究提供了寶貴的財富。截至2013年12月，已有記載的小分子化合物達7600多萬個，化學反應約5580萬個。要有效應用如此大量的研究和實驗數(shù)據(jù)，只有采用信息技術才能實現(xiàn)。在此，我們提出了化學研究的現(xiàn)代模式，即在化學研究的傳統(tǒng)模式中融入虛擬技術（見圖2）。分子設計是化學研究的內(nèi)容之一。傳統(tǒng)模式的分子設計流程如圖3所示，某種化合物的性質(zhì)，通常是在得到化合物之后，經(jīng)過實驗測試才可獲得對應的性質(zhì)?，F(xiàn)代模式的分子設計流程如圖4所示，化合物的性質(zhì)，可以用相關軟件預測獲得。根據(jù)獲得的預測結果和經(jīng)驗，決定是否要合成該化合物。圖3和圖4中的分子設計流程顯示，兩者的差異主要在合成之前。傳統(tǒng)模式在合成之前的分析工作僅以文獻信息作為判斷依據(jù)。而現(xiàn)代模式，既以文獻信息作為判斷依據(jù)，又以軟件預測結果作為分析判斷依據(jù)。從原理上講，采用現(xiàn)代模式合成的化合物，其符合需求的成功率要高于傳統(tǒng)模式，研究過程中產(chǎn)生污染的幾率要比傳統(tǒng)模式的低。

4、結論