高分子材料展望精選(九篇)

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第1篇：高分子材料展望范文

關(guān)鍵詞：高分子材料；可降解；生物

中圖分類號：TQ464 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

我國目前的高分子材料生產(chǎn)和使用已躍居世界前列，每年產(chǎn)生幾百萬噸廢舊物。如此多的高聚物迫切需要進(jìn)行生物可降解，以盡量減少對人類及環(huán)境的污染。生物可降解材料，是指在自然界微生物，如細(xì)菌、霉菌及藻類作用下，可完全降解為低分子的材料。這類材料儲(chǔ)存方便，只要保持干燥，不需避光，應(yīng)用范圍廣，可用于地膜、包裝袋、醫(yī)藥等領(lǐng)域。生物可降解的機(jī)理大致有以下3 種方式： 生物的細(xì)胞增長使物質(zhì)發(fā)生機(jī)械性破壞； 微生物對聚合物作用產(chǎn)生新的物質(zhì)；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導(dǎo)致裂解。按照上述機(jī)理，現(xiàn)將目前研究的幾種主要的可生物可降解的高分子材料介紹如下。

1生物可降解高分子材料概念及降解機(jī)理

生物可降解高分子材料是指在一定的時(shí)間和一定的條件下，能被微生物或其分泌物在酶或化學(xué)分解作用下發(fā)生降解的高分子材料。

生物可降解的機(jī)理大致有以下3種方式：生物的細(xì)胞增長使物質(zhì)發(fā)生機(jī)械性破壞；微生物對聚合物作用產(chǎn)生新的物質(zhì)；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導(dǎo)致裂解。一般認(rèn)為，高分子材料的生物可降解是經(jīng)過兩個(gè)過程進(jìn)行的。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結(jié)合，通過水解切斷高分子鏈，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攝入人體內(nèi)，經(jīng)過種種的代謝路線，合成為微生物體物或轉(zhuǎn)化為微生物活動(dòng)的能量，最終都轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。

因此，生物可降解并非單一機(jī)理，而是一個(gè)復(fù)雜的生物物理、生物化學(xué)協(xié)同作用，相互促進(jìn)的物理化學(xué)過程。到目前為止，有關(guān)生物可降解的機(jī)理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在機(jī)體內(nèi)的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關(guān)外，還與材料溫度、酶、PH值、微生物等外部環(huán)境有關(guān)。

2生物可降解高分子材料的類型

按來源，生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類，有醫(yī)用和非醫(yī)用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。

2.1微生物生產(chǎn)型

通過微生物合成的高分子物質(zhì)。這類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，可用于制造不污染環(huán)境的生物可降解塑料。如英國ICI 公司生產(chǎn)的“Biopol”產(chǎn)品。

2.2合成高分子型

脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點(diǎn)低，強(qiáng)度及耐熱性差，無法應(yīng)用。芳香族聚酯(PET) 和聚酰胺的熔點(diǎn)較高，強(qiáng)度好，是應(yīng)用價(jià)值很高的工程塑料，但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺) 制成一定結(jié)構(gòu)的共聚物，這種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

自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質(zhì)素等均屬可降解天然高分子，這些高分子可被微生物完全降解，但因纖維素等存在物理性能上的不足，由其單獨(dú)制成的薄膜的耐水性、強(qiáng)度均達(dá)不到要求，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質(zhì)制得的脫乙?；嗵堑裙不熘频?。

2.4摻合型

在沒有生物可降解的高分子材料中，摻混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得產(chǎn)品具有相當(dāng)程度的生物可降解性，這就制成了摻合型生物可降解高分子材料，但這種材料不能完全生物可降解。

3生物可降解高分子材料的開發(fā)

3.1生物可降解高分子材料開發(fā)的傳統(tǒng)方法

傳統(tǒng)開發(fā)生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法等。

3.1.1天然高分子的改造法

通過化學(xué)修飾和共混等方法，對自然界中存在大量的多糖類高分子，如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進(jìn)行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足，但一般不易成型加工，而且產(chǎn)量小，限制了它們的應(yīng)用。

3.1.2化學(xué)合成法

模擬天然高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從簡單的小分子出發(fā)制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，這些高分子化合物結(jié)構(gòu)單元中含有易被生物可降解的化學(xué)結(jié)構(gòu)或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段?；瘜W(xué)合成法反應(yīng)條件苛刻，副產(chǎn)品多，工藝復(fù)雜，成本較高。

3.1.3微生物發(fā)酵法

許多生物能以某些有機(jī)物為碳源，通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發(fā)酵法合成產(chǎn)物的分離有一定困難，且仍有一些副產(chǎn)品。

3.2生物可降解高分子材料開發(fā)的新方法——酶促合成

用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶學(xué)的發(fā)展，酶在有機(jī)介質(zhì)中表現(xiàn)出了與其在水溶液中不同的性質(zhì)，并擁有了催化一些特殊反應(yīng)的能力，從而顯示出了許多水相中所沒有的特點(diǎn)。

3.3酶促合成法與化學(xué)合成法結(jié)合使用

酶促合成法具有高的位置及立體選擇性，而化學(xué)聚合則能有效的提高聚合物的分子量，因此，為了提高聚合效率，許多研究者已開始用酶促法與化學(xué)法聯(lián)合使用來合成生物可降解高分子材料。

4生物可降解高分子材料的應(yīng)用

目前生物可降解高分子材料主要有兩方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解決環(huán)境污染問題，以保證人類生存環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。通常，對高聚物材料的處理主要有填埋、焚燒和再回收利用等3種方法，但這幾種方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物醫(yī)用材料。目前，我國一年約生產(chǎn)3000 多億片片劑與控釋膠囊劑，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是傳統(tǒng)的糖衣片，而國際上發(fā)達(dá)國家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我國的片劑制造水平與國際先進(jìn)水平有很大的差距。國外片劑和薄膜衣片多采用羥丙基甲纖維素，羥丙纖維素、丙烯酸樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纖維素、鄰苯二甲酸醋酸纖維素、羥甲基纖維素鈉、微晶纖維素、羥甲基淀粉鈉等。

參考文獻(xiàn)

[1]侯紅江，陳復(fù)生，程小麗，辛穎.可生物降解材料降解性的研究進(jìn)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].化學(xué)與粘合，2008，(05).

第2篇：高分子材料展望范文

【關(guān)鍵詞】功能材料；高分子；現(xiàn)狀；發(fā)展

材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類文明的重要里程碑，如今有人將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱。進(jìn)入本世紀(jì)80年代以來，一場與之相適應(yīng)的“新材料革命”蓬勃興起。功能材料是新材料發(fā)展的方向，而功能高分子材料占有舉足輕重的地位，由于其原料豐富、種類繁多，發(fā)展十分迅速，已成為新技術(shù)革命必不可少的關(guān)鍵材料[1]。

1.功能高分子材料

功能高分子材料在其原有性能的基礎(chǔ)上，賦予其某種特定功能。諸如：化學(xué)性、導(dǎo)電性、光敏性、催化性，對特定金屬離子的選擇螯合性，以及生物活性等特殊功能，這些都與在高分子主鏈和側(cè)鏈上帶有特殊結(jié)構(gòu)的反應(yīng)基團(tuán)密切相關(guān)。

2.功能高分子材料的研究現(xiàn)狀

在原來高分子材料的基礎(chǔ)上，可將功能高分子材料分為兩類：一類是以改進(jìn)其性能為目的的高功能高分子材料；另一類是為賦予其某種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化學(xué)功能高分子材料

化學(xué)功能高分子材料通常具有某種化學(xué)反應(yīng)功能，它將具有化學(xué)活性的基團(tuán)連接到以原有主鏈鏈為骨架的高分子上。離子交換樹脂是一種帶有可交換離子的活性基團(tuán)、具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、不溶的交聯(lián)聚合物，在水中具有足夠大的凝膠孔或大孔結(jié)構(gòu)，由于它具有高效快速分析和分離功能，目前已廣泛用于硬水軟化、廢水凈化、高純水制備、海水淡化、溶液濃縮和凈化、海水提鈾，特別是在食品工業(yè)、制藥行業(yè)、治理污染和催化劑中應(yīng)用的更為廣泛。

2.1.2光功能高分子材料

在光的作用下，實(shí)現(xiàn)對光的傳輸、吸收、貯存、轉(zhuǎn)換的高分子材料即為光功能高分子材料。近年來，在數(shù)據(jù)傳輸、能量轉(zhuǎn)換和降低電阻率等方面的應(yīng)用增長迅速。感光性樹脂由感光基團(tuán)或光敏劑吸收光的能量后，迅速改變分子內(nèi)或分子間的化學(xué)結(jié)構(gòu)，引起物理和化學(xué)變化。光致變色高分子具有光色基團(tuán)，不同波長的光對其照射時(shí)會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色，而當(dāng)其受到特定波長照射后又會(huì)恢復(fù)為原來的顏色。利用這種可逆反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)、信號的顯示和材料的隱蔽，應(yīng)用前景十分誘人。

2.1.3電功能高分子材料

依據(jù)材料的結(jié)構(gòu)和組成，可將導(dǎo)電高分子分為兩大類：一類是依靠高分子結(jié)構(gòu)本身所能提供的載流子導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子，在電致顯色、微波吸收抗靜電、等領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。另一類是高分子材料本身不具有導(dǎo)電性能，依靠添加在其中的炭黑或金屬粉導(dǎo)電的復(fù)合型導(dǎo)電高分子，具有制備方便，實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，在許多領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，常用作導(dǎo)電橡膠電磁波屏蔽材料和抗靜電材料。

2.1.4生物醫(yī)用高分子材料

生物醫(yī)用高分子包括醫(yī)用高分子和藥用高分子兩大類。

醫(yī)用高分子材料材料科學(xué)應(yīng)用于生物醫(yī)療的交叉學(xué)科，將加工后的無生命的材料用來取代或恢復(fù)某些組織器官的功能。醫(yī)用高分子材料作用于人體必須具備生物相容性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕老化、易于加工等優(yōu)點(diǎn)，主要用于人工器官、治療疾患、診斷檢查等醫(yī)療領(lǐng)域中。目前，醫(yī)用功能高分子材料在心血管的植入、局部整形和眼睛系統(tǒng)的矯正等方面獲得了較大成果。

新型高分子藥物，具有緩釋、長效、低毒的特點(diǎn)，分為兩類：一類藥物即為高分子本身，可以直接用作藥物，也可以通過合成獲得某些療效。另一類高分子藥物高分子本身沒有藥用價(jià)值，而是作為藥物的載體，以離子鍵或共價(jià)鍵的形式連接具有藥理活性的低分子化合物，制成高分子藥物控制釋放制劑。一方面達(dá)到將最小的劑量在作用于特定部位產(chǎn)生治效的目的；另一方面使藥物的釋放速率可控，在提高療效的同時(shí)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

近年來開發(fā)的高吸水性樹脂是一種新型功能高分子材料，它可吸收自身重量數(shù)百倍至上千倍的水，自身含有強(qiáng)親水性基團(tuán)同時(shí)具有一定交聯(lián)度。此外，高吸水性樹脂的保水性能極好，即使受壓也不會(huì)滲水，而且具有吸收氨等臭氣的功能。高吸水性樹脂在石油、化工、輕工、建筑等部門被用作堵水劑、脫水劑、增粘劑、密封材料等；在農(nóng)業(yè)上可以做土壤改良劑、保水劑、植物無土栽培材料、種子覆蓋材料，并可用以改造沙漠，防止土壤流失等；在日常生活中，高吸水性樹脂可用作吸水性抹布、餐巾、鞋墊、一次性尿布等。

2.2.2 CO2功能高分子材料

在不同催化劑作用下，以CO2為基本原料與其他化合物縮聚成多種共聚物。其中研究較多、已取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展、并具有應(yīng)用價(jià)值和開發(fā)前景的共聚物是由CO2與環(huán)氧化合物通過開鍵、開環(huán)、縮聚制得的CO2共聚物脂肪族碳酸酯。把長期以來因石化能源燃燒和代謝而排放的污染環(huán)境、產(chǎn)生溫室效應(yīng)的CO2視為一種新的資源。利用它與其他化合物共聚，合成新型CO2共聚物材料，對解決當(dāng)今世界日趨嚴(yán)重的CO2含量增高等問題有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.2.3形狀記憶功能高分子材料

形狀記憶功能材料的特點(diǎn)是形狀記憶性，它是一種能循環(huán)多次的可逆變化。即具有特定形狀的聚合物受到外力作用，發(fā)生變形并被保持下來；一旦給予適當(dāng)?shù)臈l件（力、熱、光、電、磁），就會(huì)恢復(fù)到原始狀態(tài)。根據(jù)不同的觸發(fā)材料記憶功能的條件，可將其分為電致型、光致型、熱致型和酸堿感應(yīng)型。形狀記憶高分子材料是高分子功能材料研究新分支，在電子、印刷、紡織、包裝和汽車工業(yè)中具有良好的發(fā)展前景。

2.2.4生態(tài)可降解高分子材料

隨著人類對環(huán)境的重視，材料的可降解性成為新的性能指標(biāo)，因此生態(tài)可降解高分子材料受到廣泛重視。目前我國生態(tài)可降解性高分子材料的發(fā)展還處于復(fù)制和仿制國外產(chǎn)品的初級階段，國外產(chǎn)品占據(jù)主要市場。高分子的降解主要是各種生物酶的水解，其中聚乳酸類高分子是已開發(fā)應(yīng)用于生命科學(xué)新型生物可降解材料，盡管已形成了多個(gè)品種，但目前應(yīng)用的生物可降解材料在生物相容性、理化性能、控制其降解速率和緩釋性等方面仍存在較多問題，有待進(jìn)一步研究[4]。

3.開發(fā)功能高分子材料的重要意義

功能高分子材料其獨(dú)特的功能和不可替代的特性已帶來各個(gè)領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步，甚至質(zhì)的飛躍，且在各行業(yè)已產(chǎn)生相當(dāng)高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，并導(dǎo)致許多新產(chǎn)品的出現(xiàn)。隨著人們對有機(jī)高分子材料研究的逐步深入和加強(qiáng)，功能高分子材料的方向包括兩方面：一方面，改進(jìn)通用有機(jī)高分子材料，在不斷提高它們的使用性能的同時(shí)，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。另一方面，與人類自身密切相關(guān)、具有特殊功能的材料的研究也在不斷加強(qiáng)。因此，功能高分子材料是未來材料科學(xué)與工程技術(shù)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，必將影響人類的生產(chǎn)和生活產(chǎn)[5]。

【參考文獻(xiàn)】

［1］張恒翔，蔡建，邱莎莎.功能高分子材料在軍用包裝中的應(yīng)用[J].包裝工程，2011，（23）：60～62.

［2］楊曉紅，王海英.新型有機(jī)高分子材料發(fā)展[J].科技資訊，2009，（4）：7.

［3］楊北平，陳利強(qiáng)，朱明霞.功能高分子材料發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].廣州化工，2011，（6）：17～18.

第3篇：高分子材料展望范文

通過學(xué)科間的有效協(xié)同，可建設(shè)一系列綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開設(shè)，經(jīng)常出現(xiàn)學(xué)時(shí)不夠用的問題。為此，有的老師將綜合性實(shí)驗(yàn)拆成多個(gè)單元進(jìn)行，如合成單元、結(jié)構(gòu)測定單元、性能測定單元和應(yīng)用單元，這是完全可以的。如果能在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，完成包括合成單元在內(nèi)的兩個(gè)以上的單元，那么也可以成功開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)。所以，將綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目控制在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，也是開設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該注意的問題。有機(jī)結(jié)合如何做好高分子材料的回收工作，也成為了高分子化學(xué)工作者要解決的問題。夏季里，學(xué)生們廢棄礦泉水瓶大都是聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）的，如何做好“PET礦泉水瓶的回收利用呢？”帶著這個(gè)問題，學(xué)生們查閱資料提出不同的解決方案。要從高分子化學(xué)的角度解決這一問題的話，最終確定了乙二醇降解法進(jìn)行PET的回收。高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)與水處理技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新環(huán)境工程專業(yè)自2004年起進(jìn)行招生，水處理實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行已有7年，將合成的高分子材料用于水質(zhì)處理。

2高分子材料合成

高分子材料合成時(shí)間較長，選擇水處理實(shí)驗(yàn)時(shí)間相對較短的比較合適。開設(shè)了“聚苯胺的制備及其對Cr（Ⅵ）離子吸附性研究”，先是采用溶液法制備聚苯胺，再將其應(yīng)用于含有Cr（Ⅵ）離子的水質(zhì)處理中，通過單因素分析實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，pH值對Cr（Ⅵ）離子的吸附影響較大，在pH值為3時(shí)，聚苯胺對Cr（Ⅵ）離子的去除率最大。學(xué)生在成功合成高分子材料后，可以及時(shí)觀察或檢測到水處理后的效果，打破了學(xué)生原有的高分子材料只會(huì)造成環(huán)境污染的淺顯認(rèn)識，使學(xué)生正確地認(rèn)識到高分子材料在環(huán)境保護(hù)、尤其在水處理方面的貢獻(xiàn)。有機(jī)結(jié)合僅以材料化學(xué)專業(yè)為例，就先后建設(shè)了德州鴻雁塑膠有限公司等12個(gè)校內(nèi)外實(shí)習(xí)基地。學(xué)生在實(shí)習(xí)過程中，接觸到塑料擠出成型工藝和塑料注塑成型工藝，將其與有機(jī)玻璃的澆鑄成型技術(shù)，放在一起講解，將課堂內(nèi)容延伸至課堂外。尤其是受實(shí)習(xí)內(nèi)容的影響，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3基于校企合作的教材建設(shè)

不斷更新網(wǎng)站內(nèi)容，尤其是增加拓展訓(xùn)練、材料性能與測試、可替換實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)，建成了《高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)》省級精品課程網(wǎng)站。建成了《高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)》省級精品課程并不是最終目的，不能停滯不前。為此，不斷更新教育理念，改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，增加課程教學(xué)特色。目前，網(wǎng)站共引入實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目46項(xiàng)，且所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均經(jīng)過試做，完全可行。為學(xué)生的自主性學(xué)習(xí)提供了便利，也為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)提供了依據(jù)。

4結(jié)論與展望

第4篇：高分子材料展望范文

【關(guān)鍵詞】　工程；塑料；應(yīng)用 發(fā)展

一、引言

在當(dāng)今國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的社會(huì)中，塑料新材料工業(yè)作為戰(zhàn)略性的基礎(chǔ)工業(yè)，它的專業(yè)技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)規(guī)模已成為衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步和綜合國力的重要標(biāo)志。

工程塑料一般是指可以作為結(jié)構(gòu)材料承受機(jī)械應(yīng)力、能在較寬的溫度范圍和較為苛刻的化學(xué)及物理環(huán)境中使用的塑料材料。工程塑料性能優(yōu)良，可替代金屬作結(jié)構(gòu)材料，被廣泛應(yīng)用了電子電氣、交通運(yùn)輸、機(jī)械設(shè)備及日常生活用品等領(lǐng)域。工程塑料的發(fā)展非常迅速，每年都以7%～10%的驚人速度增長。

二、工程塑料應(yīng)用及其發(fā)展方向

（一）工程塑料在汽車行業(yè)的應(yīng)用

世界汽車發(fā)展的方向是節(jié)能與環(huán)保，輕量化、舒適化、節(jié)能化是汽車工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的最新趨勢，這一趨勢將進(jìn)一步加速汽車塑料化發(fā)展的進(jìn)程。據(jù)相關(guān)技術(shù)資料報(bào)道，汽車自重每減少10%，燃油的消耗量可降低6%-8%。從某種程度上講，汽車塑料的用量是衡量一個(gè)國家汽車生產(chǎn)技術(shù)水平的標(biāo)志之一。近年來，國際上汽車塑料的用量在不斷增加，平均每輛汽車的塑料用量從20世紀(jì)70年代初的50-60千克已發(fā)展到目前的150千克，而且增長還在繼續(xù)。在日本、美國和歐洲等發(fā)達(dá)國家中，每輛轎車平均使用塑料已超過150千克，占汽車總重量的10%以上。目前，我國每輛轎車的塑料用量平均為100千克，占總重量的8%左右，達(dá)到國外20世紀(jì)80年代中期的水平。我國政府已制定了相關(guān)的政策，加速汽車零部件的國產(chǎn)化進(jìn)程，同時(shí)也限定了汽車的燃油消耗標(biāo)準(zhǔn)，這無疑給汽車工業(yè)零配件生產(chǎn)廠商和塑料供應(yīng)商提供了一個(gè)絕好的發(fā)展機(jī)遇。今后工程塑料在汽車工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展中將發(fā)揮更加重要的作用。

（二）工程塑料在電子行業(yè)的應(yīng)用

隨著我國電子電器產(chǎn)品國產(chǎn)化率的逐步提高和出口量逐年增加，工程塑料的消費(fèi)量呈急速上升趨勢。盡管國內(nèi)產(chǎn)品的技術(shù)含量和附加值都還很低，但這并不影響電子電器制造業(yè)對工程塑料的巨大需求。通訊辦公設(shè)備、中小型家用電器等行業(yè)領(lǐng)域?qū)λ芰闲枨罅康牟粩嘣黾樱矠楣こ趟芰咸峁┝藦V闊的應(yīng)用前景。

（三）工程塑料在建筑行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展

近年來，建材行業(yè)領(lǐng)域用塑料發(fā)展很快，以工程塑料為原料的各種塑料薄膜、片材、板材、管材、框架、異型材等制品將具有更大的市場需求。按照建設(shè)部提出的“十一五”規(guī)劃，5年內(nèi)建筑節(jié)能量要達(dá)到1.01億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，節(jié)能建筑總面積要超過21.6億平方米，其中新建筑16億平方米，改造現(xiàn)有建筑5.6億平方米。中國有400億平方米既有建筑，目前約有三分之一需進(jìn)行節(jié)能改造，按照每平方米200元的改造標(biāo)準(zhǔn)，這部分建筑節(jié)能材料和技術(shù)在未來的市場容量可達(dá)2.6萬億元。對于具有節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水、節(jié)地等特點(diǎn)的塑料管道，到2010年建筑給水和排水管道80%要采用塑料管，建筑雨水排水管道70%要采用塑料管。這其中，將有不少市場份額屬于工程塑料。

就工程塑料而言，開發(fā)一種新的聚合物投資大、見效慢，所以在短期內(nèi)，新的聚合物品種開發(fā)方面將不會(huì)有重大突破，一般采用現(xiàn)有聚合物經(jīng)過改性等手段來滿足客戶不斷提出的新需求。今后幾年，工程塑料將在合金技術(shù)、納米技術(shù)和功能材料等方面有較大的發(fā)展，并將被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車和體育器材等高新技術(shù)領(lǐng)域。另一方面，由于石油資源的短缺，今后二氧化碳聚合物、玉米、植物纖維及植物蛋白聚合物會(huì)被進(jìn)一步開發(fā)利用，像PLA穴聚乳酸雪、PBS穴醇酸聚酯類雪等等。三聚氰胺泡沫材料和纖維織物有可能替代聚氨酯泡沫和化纖織物，原因在于其耐熱和阻燃性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于聚氨酯和化纖材料。

（四）導(dǎo)電高分子材料的應(yīng)用與發(fā)展導(dǎo)電高分子材料一般分為結(jié)構(gòu)型和復(fù)合型兩大類。其中結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料的主要用途是導(dǎo)電材料、蓄電池電極材料、光功能元件、半導(dǎo)體材料，其研究開發(fā)主要集中在具有與金屬相同的電導(dǎo)率；在空氣中的穩(wěn)定性；具有高功能；具有良好的加工成型性等四個(gè)方面。

1、復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料，是由導(dǎo)電物質(zhì)與高分子材料復(fù)合而成，是目前已被廣泛應(yīng)用的功能性高分子材料。其主要應(yīng)用領(lǐng)域是：

（1）在電子、電器領(lǐng)域中集成電路、晶片、傳感器護(hù)套等精密電子元件生產(chǎn)過程中使用的防靜電周轉(zhuǎn)箱、晶片載體、薄膜袋等。

（2）防爆產(chǎn)品的外殼及結(jié)構(gòu)件，如：煤礦、油船、油田、粉塵及可燃?xì)怏w等場合中使用的電器產(chǎn)品外殼及結(jié)構(gòu)件。

（3）中、高壓電纜中使用的半導(dǎo)電屏蔽材料。

（4）電訊、電腦、自動(dòng)化系統(tǒng)、工業(yè)用電子產(chǎn)品、消費(fèi)用電子產(chǎn)品、汽車用電子產(chǎn)品等領(lǐng)域中的電器產(chǎn)品EMI屏蔽外殼。

2、結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物要想進(jìn)一步實(shí)用化，目前必須解決好以下主要問題：

（1）穩(wěn)定性欠缺：導(dǎo)電高分子中的氧原子對水是極不穩(wěn)定的，這是妨礙其實(shí)用化的最大問題。

（2）摻雜劑多是有毒的：如AsF5、I2、Br2等。

（3）成型困難：導(dǎo)電聚合物主鏈中的共軛結(jié)構(gòu)使分子鏈僵硬，不溶不融，從而給自由地成型加工帶來困難。

（4）經(jīng)濟(jì)性差：其價(jià)格比金屬及普通塑料高，難以實(shí)用化。

對于復(fù)合型導(dǎo)電塑料的應(yīng)用與發(fā)展，當(dāng)前需要著重研究的是金屬纖維填充的電磁波屏蔽材料，需要解決的主要課題是：①減小比重；②使導(dǎo)電性均一；③降低成本；④改善外觀。

導(dǎo)電聚合物的未來發(fā)展展望，最主要的是開發(fā)以下幾種材料：①高導(dǎo)電性高分子；②有機(jī)太陽能電池；③有機(jī)超導(dǎo)材料。更為長遠(yuǎn)的課題研究是分子性薄膜和分子電子裝置。

三、結(jié)語

未來我國工農(nóng)業(yè)的發(fā)展將會(huì)對塑料制品的依賴性會(huì)越來越強(qiáng)，高性能、多功能的塑料制品已經(jīng)成為相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域重要的材料支撐。為適應(yīng)市場的發(fā)展，我們應(yīng)當(dāng)解放思想，轉(zhuǎn)變觀念，從一味追求降低成本的束縛中解放出來，確立塑料改性的高性能化、多功能化、品牌化、高檔次化的發(fā)展模式，不斷提高塑料改性的技術(shù)研究水平，進(jìn)一步擴(kuò)大改性塑料的應(yīng)用范圍，促進(jìn)塑料改性行業(yè)領(lǐng)域的更大發(fā)展，樹立在提高改性塑料的物理機(jī)械和綜合應(yīng)用性能以及擴(kuò)大工程化應(yīng)用的前提下，降低制造成本的塑料改性新觀念。

第5篇：高分子材料展望范文

關(guān)鍵詞：微膠囊；菌劑；凈水；應(yīng)用

中圖分類號：X52文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：16749944（2016）18005302

1引言

近年來，我國81.5%以上的城市內(nèi)及城市周邊水體受到了污染，其中很多還出現(xiàn)了水體變黑、發(fā)臭的現(xiàn)象。傳統(tǒng)的水體污染治理方法工程量與資金耗費(fèi)巨大，存在占用土地、使周邊環(huán)境二次污染等負(fù)面影響[2]。因而，微生物被越來越多的應(yīng)用于水體污染治理中，具有成本低廉、施工簡單、見效快等特點(diǎn)。目前，市場上的凈水菌劑多是在細(xì)菌發(fā)酵液中加入吸附劑、賦形劑，然后干燥成固體而成[3]。長期實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的凈水菌劑存在儲(chǔ)存時(shí)間短、微生物在水中難以均勻分散并協(xié)同作用等缺陷，進(jìn)而影響了水體凈化效率。采用微膠囊技術(shù)包裹多種水體凈化微生物，從而制成微膠囊復(fù)合菌劑，可以將菌體與外界環(huán)境隔離開，降低外界環(huán)境對菌體的影響，提高菌體保存時(shí)間。此外，微膠囊在水中容易分散，有利于菌體均勻分布到水體中。

2微膠囊技術(shù)特點(diǎn)

微膠囊技術(shù)是指以天然或合成的高分子材料作為囊壁，通過化學(xué)法、物理法或物理化學(xué)法將固體或液體材料包囊成直徑為1～500μm的微小囊狀物的技術(shù)。微膠囊技術(shù)的優(yōu)勢在于：囊心物被壁材包住而與外界環(huán)境隔離，從而減少甚至避免外界的空氣、光照、輻射、濕度等因素對囊心物的影響；微膠囊壁材通常具有一些特殊的性質(zhì)，在一定環(huán)境中，如壓力、pH值、酶、溫度或溶劑等可以破壞壁材，從而使囊心物被釋放出來。微膠囊技術(shù)用途廣泛，無論是氣體、液體、固體、甚至是具有生命的微生物都可以被制成微膠囊[4]。

3微膠囊制備方法

微膠囊制備方法通常根據(jù)其性質(zhì)、囊壁形成的機(jī)制和成囊條件分為化學(xué)法、物理法、物理化學(xué)法等三類[5]。其中化學(xué)法包括界面聚合法、原位聚合法和銳孔法3種；物理法包括噴霧干燥法、空氣懸浮法（又稱流化床技術(shù)）和擠壓法三種；物理化學(xué)法包括水相分離法和油相分離法2種。

4微膠囊壁材的選擇

微膠囊壁材應(yīng)當(dāng)具有良好的成膜性，故一般選用高分子材料，在制備微生物微膠囊中，所選壁材還應(yīng)具有如下性質(zhì)：①水溶性好，流動(dòng)性高，在制備微膠囊的過程中易于操作；②穩(wěn)定性強(qiáng)，不破壞囊心物，遇水易溶解；③乳化性優(yōu)良；④易于與相溶的溶劑分離，能實(shí)現(xiàn)快速干燥；⑤來源充足，價(jià)格低廉[6]。壁材的選擇對微生物微膠囊的性能和用途至關(guān)重要，通常是選擇水溶性天然高分子材料，如：黃原膠、阿拉伯樹膠、明膠、淀粉、海藻酸鈉、殼聚糖等。

5微膠囊菌劑的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前，微膠囊菌劑的研究及應(yīng)用報(bào)道多見于食品及水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域，熱點(diǎn)是微膠囊壁材研究和微膠囊化工藝改進(jìn)。在食品領(lǐng)域，目前國內(nèi)外采用的乳酸菌微膠囊化技術(shù)主要包括相分離法、界面聚合法、擠壓法和噴霧干燥法等。海藻酸鈉是乳酸菌微膠囊化研究中的重要壁材，由于其處理無毒，成本低而被廣泛應(yīng)用[7]。在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域，采用微膠囊技術(shù)包裹漁用微生物，可顯著提高微生物的保存期限及微生態(tài)平衡和生物活性 [8]。

6展望

微膠囊化技術(shù)已被證明是提高微生物存活率和穩(wěn)定性最有效的方法之一，采用微膠囊技術(shù)包裹多種水體凈化微生物制成的微膠囊復(fù)合菌劑與傳統(tǒng)凈水菌劑相比，具有諸多優(yōu)勢。未來，微膠囊復(fù)合凈水菌劑主要有兩個(gè)研究和發(fā)展方向：一是凈水菌種的改進(jìn)，應(yīng)當(dāng)加大從自然界中篩選凈水菌種的力度，通過進(jìn)一步選育與改良，獲得對水定污染物凈化效率更高的菌種；二是菌劑微膠囊壁材的改進(jìn)，要著力尋找對微生物細(xì)胞更具相容性的天然高分子材料。

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第6篇：高分子材料展望范文

1 組織工程ACL種子細(xì)胞的選擇

組織工程ACL的關(guān)鍵要素之一就是要選擇合適的種子細(xì)胞。ACL細(xì)胞作為韌帶結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，在體外培養(yǎng)時(shí)可以較好地保持韌帶細(xì)胞表型，分泌Ⅰ、Ⅲ型膠原的能力強(qiáng)，有利于韌帶組織重建。Cooper JA等［1］將分離培養(yǎng)的兔ACL、內(nèi)側(cè)副韌帶(MCL)、髕韌帶、跟腱4種成纖維細(xì)胞分別種植于三維編織的聚乳酸(PLLA)ACL支架材料上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ACL細(xì)胞分泌I、Ⅲ型膠原和纖連蛋白(fibronectin，F(xiàn)N)的基因表達(dá)水平高于其它3種成纖維細(xì)胞，認(rèn)為作為組織工程ACL的種子細(xì)胞，ACL細(xì)胞可能優(yōu)于其它3種成纖維細(xì)胞。但ACL細(xì)胞同樣存在來源限制的問題，體外培養(yǎng)時(shí)細(xì)胞增殖較緩慢，如能解決其快速增殖的問題，不失為理想的種子細(xì)胞。

骨髓基質(zhì)干細(xì)胞(bone marrow stromal cells，BMSc)具有向多種組織細(xì)胞分化的潛能，可以促進(jìn)韌帶組織修復(fù)。Ge Z［2］、Van Eijk F［3］等對分離培養(yǎng)的ACL、MCL、皮膚成纖維細(xì)胞和BMSc進(jìn)行比較研究，發(fā)現(xiàn)BMSc分泌細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)能力強(qiáng)、細(xì)胞增殖快，認(rèn)為就細(xì)胞增殖而言，作為組織工程ACL的種子細(xì)胞，BMSc優(yōu)于其它3種細(xì)胞。但韌帶細(xì)胞表面沒有特殊標(biāo)記物［4］，BMSc如何向韌帶細(xì)胞誘導(dǎo)分化尚無統(tǒng)一認(rèn)識。有研究表明，在體外特定條件下，應(yīng)用機(jī)械應(yīng)力［5］、選擇利用生長因子［6］和骨形態(tài)發(fā)生蛋白12(BMP12)可誘導(dǎo)BMSc向韌帶樣細(xì)胞分化［7］。但目前在體外培養(yǎng)的條件下，BMSc向韌帶細(xì)胞誘導(dǎo)分化的方法和技術(shù)還不成熟。而且BMSc能否在關(guān)節(jié)內(nèi)環(huán)境下繼續(xù)增殖并促進(jìn)韌帶修復(fù)尚不清楚。BMSc要作為組織工程ACL的種子細(xì)胞尚需進(jìn)行進(jìn)一步研究。

2 生長因子在組織工程ACL中的作用

大量研究表明，一定量的生長因子可以促進(jìn)韌帶細(xì)胞增殖，有助于損傷韌帶修復(fù)并能促進(jìn)新生韌帶血管化和增強(qiáng)其力學(xué)性質(zhì)［8］。沈雁等［9］將成纖維細(xì)胞生長因子(aFGF、bFGF)、表皮細(xì)胞生長因子(EGF)加入體外分離培養(yǎng)的兔ACL細(xì)胞中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)單獨(dú)應(yīng)用aFGF、bFGF或聯(lián)用EGF都可以促進(jìn)ACL細(xì)胞增殖；Steinert SA等［10］使用轉(zhuǎn)化生長因子β(TGFβ)治療老鼠MCL，發(fā)現(xiàn)其力學(xué)性質(zhì)明顯增強(qiáng)，認(rèn)為TGFβ是促進(jìn)韌帶修復(fù)的重要生長因子。Hankemeier　S等［11］的研究發(fā)現(xiàn)使用低劑量FGF2(3 ng／ml)可以促進(jìn)BMSC增殖并可提高ECM和細(xì)胞骨架成分蛋白mRNA轉(zhuǎn)錄水平，有助于韌帶組織工程構(gòu)建。但生長因子參與韌帶形成的調(diào)節(jié)信號還知之甚少，有待于進(jìn)一步研究［12］。目前，有關(guān)生長因子的研究主要集中在促進(jìn)細(xì)胞有絲分裂方面。有關(guān)各種生長因子的作用機(jī)理、生長因子有效生理濃度的選擇、利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將目的基因?qū)敕N子細(xì)胞使生長因子可持續(xù)表達(dá)、結(jié)合可生物降解聚合物的緩釋系統(tǒng)可使生長因子緩慢釋放并持續(xù)作用等方面還需進(jìn)一步探討，可能成為今后研究生長因子的重點(diǎn)之一。

3 組織工程ACL支架材料的研究進(jìn)展

組織工程ACL的另一個(gè)重要方向是研制和選擇合適的支架材料。理想的ACL支架材料應(yīng)具有以下特點(diǎn)：符合生物安全性要求；生物相容性良好；可生物降解性，既不會(huì)降解過快而重建失敗，又不會(huì)延遲降解產(chǎn)生應(yīng)力遮擋而影響新生組織長入；力學(xué)性能良好，重建后膝關(guān)節(jié)功能可恢復(fù)到損傷前水平并能進(jìn)行早期功能鍛煉，而且隨著支架材料降解，在新生韌帶形成前，其力學(xué)性能可保持；利于宿主組織長入，支架材料能與體內(nèi)局部環(huán)境進(jìn)行機(jī)械信號或生化信號聯(lián)系；有一定的孔徑、孔隙率和較高的比表面積；固定方法簡單可靠，盡可能減少并發(fā)癥等。

目前用于組織工程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復(fù)合材料。

3.1 合成高分子材料

組織工程中研究和應(yīng)用最多的合成高分子材料是聚羥基乙酸(PGA)、聚乳酸(PLA)及其共聚物(PLGA)，這類高分子材料已獲FDA通過，可以用于組織工程。大量實(shí)驗(yàn)證明，這類材料具有良好的生物相容性、可生物降解性、力學(xué)性質(zhì)可調(diào)、材料可塑性好。缺點(diǎn)是這類材料疏水性強(qiáng)、細(xì)胞黏附能力差、材料柔韌性差，經(jīng)過必要的修飾后可增加細(xì)胞黏附能力。而作為組織工程ACL，其柔韌性不足的問題尚需進(jìn)一步解決。

Sharon L.Bourke等［13］分三階段使用聚碳酸酯纖維(polyDTE carbonate)在體外構(gòu)建組織工程ACL，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該材料可誘導(dǎo)新生組織長入，人和兔的成纖維細(xì)胞可以在材料上黏附和增殖，體外降解后該材料可以很好地保持其力學(xué)性質(zhì)，其抗張強(qiáng)度也達(dá)到人ACL要求，經(jīng)過進(jìn)一步研制有望成為組織工程ACL支架材料，但其生物降解性能否滿足理想支架材料的要求尚需進(jìn)行研究。潘政軍等［14］使用聚乙烯醇-膠原(PVA／COL)復(fù)合材料在體外初步構(gòu)建組織工程ACL，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該復(fù)合材料具有較好的生物相容性，并能制成具有一定孔徑和孔隙率的支架材料，有較好的柔韌性和一定的抗張強(qiáng)度，如果能通過編織或改進(jìn)制備技術(shù)有望成為理想的組織工程ACL支架材料。

近年來，有學(xué)者使用三維編織技術(shù)構(gòu)建組織工程ACL，編織后的材料可形成具有一定孔徑和孔隙率的三維支架，其力學(xué)性能也增加，可以達(dá)到人ACL的力學(xué)要求，拓展了材料的使用范圍。Helen U．Lu［15］等使用三維編織技術(shù)對PLA、PGA、PLGA纖維分別進(jìn)行三維編織來構(gòu)建兔ACL。實(shí)驗(yàn)證明，經(jīng)過編織的支架材料具有較高的孔隙率和合適的孔徑結(jié)構(gòu)，其力學(xué)性質(zhì)，如最大拉應(yīng)力、抗張強(qiáng)度與兔ACL力學(xué)性質(zhì)相似。材料經(jīng)過FN修飾后可促進(jìn)兔ACL細(xì)胞黏附、增殖和分泌ECM。利用PLLA纖維編織構(gòu)建的人ACL支架材料，其最大拉應(yīng)力可以滿足人正常生理活動(dòng)的需要［16］。使用編織材料是構(gòu)建組織工程ACL的發(fā)展趨勢。編織后的支架材料可以較好地模擬ACL纖維走向，支架材料的骨隧道和關(guān)節(jié)內(nèi)部分的纖維可以形成不同的孔徑結(jié)構(gòu)，有利于新生組織長入，為韌帶血管化和再生創(chuàng)造了條件［17，18］。

3.2 天然高分子材料

用于組織工程支架材料研究最多的天然高分子材料是膠原纖維。大量研究表明，膠原纖維具有良好的生物相容性、可生物降解性、對組織修復(fù)具有促進(jìn)作用、經(jīng)過處理基本可消除抗原性、無異物及毒性反應(yīng)。而且膠原作為韌帶基質(zhì)的主要成分，其獨(dú)特的序列結(jié)構(gòu)為韌帶細(xì)胞長入提供特殊的微環(huán)境并對維持韌帶力學(xué)特性起著重要作用［19］。研究表明，使用未交聯(lián)的膠原纖維制作的韌帶支架材料其彈性模量和抗張強(qiáng)度均不能滿足組織工程ACL的力學(xué)要求［20］。因此常需與其它彈性模量大或抗張強(qiáng)度高的高分子材料聚合構(gòu)建組織工程韌帶支架材料［21］。交聯(lián)后膠原纖維的彈性模量和抗張強(qiáng)度大大提高［22］。但因使用了戊二醛、碳化二亞胺(EDC)等交聯(lián)劑，可能會(huì)對種子細(xì)胞黏附和增殖產(chǎn)生不利影響。如何提高膠原纖維的力學(xué)性能仍是今后研究的重點(diǎn)。

異種組織材料也是組織工程ACL研究的熱點(diǎn)。王昆等［23］使用豬肌腱通過消毒、去雜質(zhì)、環(huán)氧化物交聯(lián)、多方位去抗原處理等技術(shù)已初步研制成生物型人工韌帶，其力學(xué)強(qiáng)度達(dá)到了人ACL正常生理活動(dòng)的要求。體外實(shí)驗(yàn)證明該支架材料有較好的生物相容性，通過進(jìn)一步研制有望成為組織工程ACL支架材料。異種小腸黏膜下層(small intestinal submucosa，SIS)也可作為組織工程ACL支架材料［24］。該材料具有完整的力學(xué)性能和多孔結(jié)構(gòu)，允許細(xì)胞長入、生長因子滲透和血管再生，因有助于促進(jìn)組織修復(fù)和重建而得到廣泛關(guān)注。

Tokifumi Majima等［25］使用天然高分子材料海藻酸鹽和殼聚糖通過聚合研制成復(fù)合纖維支架材料。實(shí)驗(yàn)證明，兔肌腱成纖維細(xì)胞可以在該支架材料上黏附、增殖并能分泌I型膠原，其抗張強(qiáng)度達(dá)200 MPa以上，有望作為韌帶重建的理想支架材料。但其降解性能能否滿足ACL的要求仍有待于進(jìn)一步研究。

Gregory H．Altman等［26］使用蠶絲纖維構(gòu)建組織工程ACL獲得了初步成功。實(shí)驗(yàn)證明，蠶絲纖維具有良好的生物相容性、優(yōu)良的力學(xué)性能和彈性、可以在體內(nèi)通過水解而緩慢降解，是構(gòu)建組織工程ACL的理想材料。特別是材料編織后，其力學(xué)性質(zhì)，如極限拉伸強(qiáng)度(ultimate tensile strength，UTS)、線性剛度(linearstiffness)、屈服點(diǎn)拉應(yīng)力、拉伸率等與人ACL的各項(xiàng)生物力學(xué)指標(biāo)非常相似，而且有較強(qiáng)的耐疲勞性能。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，BMSC可以在支架材料上黏附、增殖并能分泌Ⅰ、Ⅲ型膠原和黏蛋白C(tenascinC)等ECM，是目前組織工程ACL較為理想的支架材料。以蠶絲纖維編織構(gòu)建組織工程ACL的研究仍在進(jìn)行中。 　　4 展望

目前，組織工程ACL在某些方面取得了一定的進(jìn)展，但與臨床要求尚有一段距離，在很多方面仍需進(jìn)一步研究和探索，如促進(jìn)ACL細(xì)胞快速大量增殖的技術(shù)、生長因子的持續(xù)表達(dá)、理想的組織工程ACL支架材料的研制、組織工程ACL的固定、支架材料與界骨面之間的愈合、如何促進(jìn)支架材料的血管化和韌帶化等。

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第7篇：高分子材料展望范文

1、農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)

研究表明，采用合理耕作、水肥耦合、化學(xué)制劑調(diào)控等措施可節(jié)水30%。農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)具有保土保肥保溫、調(diào)節(jié)田間小氣候、灌水均勻、改善土壤結(jié)構(gòu)、減少病蟲害等優(yōu)點(diǎn)，可使作物增產(chǎn)20%以上。在干旱和半干旱地區(qū)，通過修建水庫、池塘、水窖等水利工程，再結(jié)合深松深耕、以肥調(diào)水、合理控制作物群體種植密度等農(nóng)藝措施，可確保作物的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，并保證作物的品質(zhì)。

2、工程節(jié)水技術(shù)

工程節(jié)水技術(shù)是結(jié)合了最新技術(shù)的一種節(jié)水技術(shù)，包括高分子技術(shù)、信息技術(shù)、現(xiàn)代高新科技等，以減少灌溉時(shí)出現(xiàn)的水量損失。工程節(jié)水技術(shù)就是運(yùn)用現(xiàn)代高新技術(shù)對傳統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)行升級改造，創(chuàng)制出多功能、低能耗、智能化、環(huán)保化的節(jié)水灌溉系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)精量灌溉節(jié)水。為了減少農(nóng)田輸水系統(tǒng)水量損失，許多國家采用機(jī)械化技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合，采用管網(wǎng)化的灌溉輸水系統(tǒng)，將高分子材料應(yīng)用于渠道防滲系統(tǒng)，研究出具有防滲、抗凍脹性能的復(fù)合襯砌的工程結(jié)構(gòu)，開發(fā)出高性能、低成本的新型土壤固化劑和固化土復(fù)合材料，并利用工程技術(shù)對雨水、污水、咸水、大氣水等非常規(guī)水的開發(fā)利用。

3、水管理節(jié)水技術(shù)

水管理節(jié)水技術(shù)就是利用3S技術(shù)、智能技術(shù)、信息技術(shù)等，對作物進(jìn)行水分監(jiān)測與信息采集，對作物生長進(jìn)行決策模擬，對農(nóng)田信息實(shí)時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)灌溉用水管理的現(xiàn)代化、高效化和自動(dòng)化，滿足對灌溉系統(tǒng)管理的靈活、精準(zhǔn)和快捷的要求，以提高水的利用效率。利用水管理節(jié)水技術(shù)，在灌區(qū)采用多種水源進(jìn)行灌溉，如利用經(jīng)處理達(dá)標(biāo)的工業(yè)廢水灌溉、咸水淡化灌溉、收集雨水灌溉等，合理利用和配置灌區(qū)的土壤水、地表水和地下水，最大限度地利用灌區(qū)的一切水資源，既滿足作物對水的要求，也能達(dá)到節(jié)水的目的。

二、對現(xiàn)代高效節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)的展望

第8篇：高分子材料展望范文

【關(guān)鍵詞】化學(xué)建材；建筑防水材料；發(fā)展

中圖分類號： TU57+7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

一 前言

我國建筑防水材料發(fā)展概況

我國的建筑防水材料獲得了較快的發(fā)展, 已從紙?zhí)ビ蜌种鸩桨l(fā)展到目前的普通紙?zhí)ビ蜌帧⒏男詾r青油氈、高分子防水卷材、建筑防水涂料、密封材料、堵漏和剛性防水材料等六大類產(chǎn)品, 基本形成了比較齊全的工業(yè)體系。

1、瀝青基防水卷材

瀝青基防水卷材主要有普通瀝青防水卷材和高聚物改性瀝青防水卷材。

普通瀝青防水卷材是用原紙、纖維織物、纖維氈等胎體材料浸涂瀝青, 表面撒布粉狀、粒狀或片狀材料支撐可卷曲的長條狀防水材料。常見的有: 瀝青紙?zhí)ビ蜌?、瀝青玻纖胎油氈、瀝青麻布胎油氈等, 這類卷材的施工仍采用傳統(tǒng)的熱瀝青瑪 脂作粘結(jié)材料, 由于其熱熔施工操作過程中的環(huán)境污染問題, 另外其本身低溫柔性差、高溫易流淌、易老化、防水耐用年限較短, 現(xiàn)已多個(gè)省市下文禁止在城區(qū)使用紙?zhí)ビ蜌? 近年來, 紙?zhí)r青油氈的生產(chǎn)銷售量逐年下降。

高聚物改性瀝青防水卷材主要品種有SBS 改性瀝青防水卷材和APP 改性瀝青防水卷材, 這類卷材是用熱塑性彈性體樹脂SBS 或合成橡膠APP 將瀝青改性后浸涂到玻纖胎、聚酯胎或玻纖聚酯復(fù)合胎上, 兩面再覆以粉狀、粒狀、片狀的聚乙烯膜、板巖、鋁箔等保護(hù)層, 形成高聚物改性瀝青防水卷材。目前, 高聚物改性瀝青防水卷材的施工通常采用火焰槍熱熔和冷瑪 脂粘結(jié), 部分工程采用冷自粘施工法。在高聚物改性瀝青防水卷材系列中, SBS 的應(yīng)用量明顯多于APP, 聚酯胎防水卷材明顯多于玻纖胎防水卷材。

2、高分子防水卷材

我國的高分子防水卷材主要包括EPDM 、PVC、氯化聚乙烯( CPE) 、氯化聚乙烯橡膠共混、再生膠、土工防滲片等,近年來獲得一定的發(fā)展。我國已先后從日本引進(jìn)了10 條EPDM 生產(chǎn)線, 近幾年又增加了幾條國產(chǎn)的正規(guī)生產(chǎn)線, 還有10 多條小線, 銷售量有了新的增長, 但估計(jì)不會(huì)超過300 萬m2。產(chǎn)品主要是黑色均質(zhì)無增強(qiáng)硫化型的, 最近又有了非硫化型EPDM 共混卷材和非硫化增強(qiáng)型EPDM 復(fù)合防水卷材, 此外還有自粘復(fù)合防水卷材及自粘丁基橡膠密封帶。我國自行開發(fā)的PVC 防水卷材由于增塑劑遷移等問題未過關(guān), 雖有幾家防水材料公司生產(chǎn), 但均未站穩(wěn)市場, 只有中外合資的濟(jì)南滲耐魯泉防水材料公司生產(chǎn)的以無紡布作背襯的PVC 防水卷材, 產(chǎn)品質(zhì)量良好, 有一定銷量。我國的CPE 防水卷材包括以玻璃布增強(qiáng)的CPE 卷材、CPE-橡膠共混卷材、CPE 彈性體卷材等, 近期銷售量約為650 萬㎡。地下和土木工程需要的防水、防滲材料, 包括低密度、高密度、線性聚乙烯、乙烯乙酸乙烯( EVA) 共聚物、乙烯共聚物瀝青( ECB) 、聚乙烯丙綸雙面復(fù)合防水卷材等。

3、防水涂料類

防水涂料從70 年代開始應(yīng)用以來, 發(fā)展迅速。據(jù)有關(guān)資料介紹, 國內(nèi)有一定生產(chǎn)規(guī)模的有200 多家( 不包括油氈廠生產(chǎn)涂料的企業(yè)) , 主要產(chǎn)品分為高分子防水涂料, 中檔改性瀝青和低檔瀝青基防水涂料三大類。高分子防水涂料目前主要有聚氨酯、硅橡膠防水涂料, 水型三元乙丙橡膠復(fù)合防水涂料,CB 型內(nèi)烯酸酯彈性防水涂料等; 改性瀝青防水涂料有氯丁膠乳瀝青、SBS 改性瀝青、丁苯膠改性瀝青、聚氯丁烯煤焦油等防水涂料; 瀝青防水涂料有膨潤土瀝青、水性石棉瀝青、石灰瀝青、乳化瀝青等防水涂料。全國年產(chǎn)量達(dá)10 萬噸以上。其中20% ~30% 的產(chǎn)量為中高檔產(chǎn)品, 在以上各類產(chǎn)品中, 還可分為溶劑型和水乳型。

二 建設(shè)市場發(fā)展趨勢

隨著建設(shè)事業(yè)各項(xiàng)改革進(jìn)一步深化, 工程建設(shè)取得新的成就, 城市和村鎮(zhèn)面貌發(fā)生了較大變化。城鎮(zhèn)住房建設(shè)呈現(xiàn)持續(xù)、快速增長趨勢, 平均每年完成城鎮(zhèn)住宅竣工面積達(dá)4. 4 億平方米, 村鎮(zhèn)住宅建設(shè)年均完成6. 5 億平方米, 城鄉(xiāng)居民住房條件有了較大改善, 居住水平有了很大提高。九五期間, 建筑業(yè)還完成城市基礎(chǔ)設(shè)施和各類工業(yè)、能源、交通、水利、文教、科研、軍工等基本建設(shè)和更新改造工程24. 7 萬項(xiàng)。建設(shè)事業(yè)發(fā)展面臨的主要形勢是:加快推進(jìn)城市化進(jìn)程, 城鄉(xiāng)發(fā)展與資源、環(huán)境的矛盾越來越尖銳, 國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長和人民生活水平不斷提高, 要求住宅產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持較快增長, 西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施將使工程建設(shè)總體規(guī)模繼續(xù)擴(kuò)大, 對確保工程質(zhì)量提出了更高要求, 加入WTO 以后, 我國的建設(shè)事業(yè)將面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。如今建設(shè)事業(yè)的發(fā)展目標(biāo)和主要任務(wù)是:加速推進(jìn)城市化進(jìn)程, 城市化水平每年提高1 個(gè)百分點(diǎn)左右。加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和城市管理, 形成優(yōu)美、協(xié)調(diào)、良好的人居環(huán)境。加大城市污水處理設(shè)施建設(shè), 爭取用五年時(shí)間,使西部地區(qū)城市污水處理率達(dá)到40% ; 加快城市立交橋、停車場及行人過街橋涵建設(shè), 發(fā)展城市快速路系統(tǒng); 百萬以上人口的大城市要加快修建城市快速軌道交通等。把住宅建設(shè)真正培育成為國民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè), 建立規(guī)范的建設(shè)市場運(yùn)行與管理體系, 提高建設(shè)工程質(zhì)量。到2005 年, 全國設(shè)市城市數(shù)量增加到710 個(gè)左右, 建制鎮(zhèn)發(fā)展到18800 個(gè)。城市化水平達(dá)到35%左右。全國城市市政公用設(shè)施固定資產(chǎn)投資9900 億元。全國城鄉(xiāng)住宅累計(jì)竣工面積達(dá)到57 億平方米( 平均每年11. 4 億平方米) , 約6000 萬套; 其中城鎮(zhèn)住宅竣工面積27 億平方米; 農(nóng)村住宅30 億平方米。解決城鎮(zhèn)住宅的工程質(zhì)量和功能質(zhì)量通病, 初步滿足居民對住宅適用性的要求, 初步建立住宅及材料、部品的工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)體系。2005 年, 建筑業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到26700 億元, 建筑業(yè)增加值達(dá)到8500 億元, 建筑業(yè)增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比例達(dá)到6. 7%。2005 年, 科技進(jìn)步對建設(shè)事業(yè)的貢獻(xiàn)率達(dá)到35%, 建設(shè)科技創(chuàng)新機(jī)制基本建立。

三 化學(xué)建材以及防水材料展望

由于現(xiàn)代建筑尤其是高層建筑的使用期一般都遠(yuǎn)不只十年, 許多房屋使用會(huì)達(dá)百年以上, 為此, 尋找一種耐候性更好、防水保質(zhì)期更久的材料一直是工程科研工作人員的課題, 目前的化學(xué)建材以及防水材料的最新發(fā)展主要有如下方面:

1. 開發(fā)防水性能更好、耐老化性更久的含有機(jī)硅橡膠或表面涂有機(jī)硅或有機(jī)氟聚合物的卷材, 并開發(fā)粘合力強(qiáng)、固化快、耐老化性同等優(yōu)良的含有機(jī)硅或有機(jī)氟高分子的粘接密封劑與之匹配使用, 或者采用其它切實(shí)可行的施工工藝解決卷材接縫之間的可能滲漏問題, 使防水保質(zhì)期達(dá)30 年以上。

2、開發(fā)含有有機(jī)硅、有機(jī)氟的水基型高分子防水膠，并能與更多的水泥混合且一并固化, 形成高耐水、高耐候的有機(jī)無機(jī)復(fù)合防水層, 使防水保質(zhì)期達(dá)30 年以上, 甚至可使防水層與建筑物壽命一樣長,這是防水材料最重要的發(fā)展趨勢之一。

3、開發(fā)無溶劑、無環(huán)境污染的高效、高耐候建筑防水( 涂料) 膠例如高分子有機(jī)硅防水密封膠，單組份或多組份反應(yīng)型無溶劑快固型聚氨酯防水密封膠, 這類產(chǎn)品開發(fā)的主要方向是尋找更廉價(jià)的有機(jī)硅及聚氨酯基礎(chǔ)原料( 單體) 的合成工藝路線, 并大規(guī)模生產(chǎn), 以降低產(chǎn)品價(jià)格。

4. 開發(fā)具有良好的防水性能, 同時(shí)又具有良好的隔熱性能, 且施工方便, 耐老化性好的新型防水材料, 例如雙組份閉孔現(xiàn)場發(fā)泡聚氨酯防水膠已有研制報(bào)道。

5. 高固含量低粘度水基型水泥基聚合物乳液防水膠, 例如純丙、純有機(jī)硅乳液型或硅丙乳液或氟丙乳液型防水膠的研制, 因?yàn)樽鳛榻ㄖ浪牧? 在施工時(shí)一般都要求屋面基本干燥, 且施工后膠干得快,而低含水量的高分子乳液必然會(huì)比高含水量的干得快, 或可以帶濕施工, 從而縮短工期。

6. 納米無機(jī)材料填充的有機(jī)高分子復(fù)合防水卷材或防水涂料( 膠) 的開發(fā), TiO2、ZnO 及SiO2 等無機(jī)納米材料對紫外光有很強(qiáng)的屏蔽作用而使有機(jī)高分子免遭陽光的照射而降解變質(zhì), 從而使有機(jī)物的高彈性及防水性可更持久地保持。

7. 開發(fā)單組分或雙組份高彈性高耐老化性無溶劑熱熔或非熱熔反應(yīng)型噴涂防水涂料, 例如從理論上講, 丙烯酸酯, 有機(jī)硅、聚氨酯, PVC 等許多高分子都可制成符合上述要求的熱熔噴涂防水涂料( 膠) ,使防水施工更為簡便快速, 從而大大縮短工期, 也可徹底消除接縫與陰陽轉(zhuǎn)角滲漏問題。

8. 開發(fā)有機(jī)高分子與無機(jī)高分子復(fù)合物卷材,例如有人認(rèn)為將高耐候的有機(jī)高分子乳液與高耐候的水泥等無機(jī)高分子混合后制成復(fù)合卷材將比純有機(jī)高分子材料具有更好的抗老化性, 比純無機(jī)高分子材料具有更好的抗開裂滲漏性, 這方面已有新產(chǎn)品問世。

四 結(jié)論

目前, 我國化學(xué)建材和防水材料市場的發(fā)展與國外先進(jìn)水平還有很大的差距, 新型材料的市場占有量還比較低, 國家行業(yè)職能管理部門必須加大市場規(guī)范力度, 積極發(fā)展應(yīng)用新型技術(shù)和新型材料, 改革建設(shè)市場管理體制, 盡快實(shí)行工程質(zhì)量保證期制度, 以加快促進(jìn)我國建筑材料市場的發(fā)展。

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第9篇：高分子材料展望范文

2生物材料的類型與應(yīng)用生物材料種類繁多,到目前為止,被詳細(xì)研究過的生物材料已經(jīng)超過一千種,在醫(yī)學(xué)臨床上廣泛應(yīng)用的也有幾十種,涉及材料學(xué)科各個(gè)領(lǐng)域。依據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn),可以分為不同的類型。

2.1以材料的生物性能為分類標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)材料的生物性能,生物材料可分為生物惰性材料、生物活性材料、生物降解材料和生物復(fù)合材料四類。

2.1.1生物惰性材料生物惰性材料是指一類在生物環(huán)境中能保持穩(wěn)定,不發(fā)生或僅發(fā)生微弱化學(xué)反應(yīng)的生物醫(yī)學(xué)材料,主要是生物陶瓷類和醫(yī)用合金類材料。由于在實(shí)際中不存在完全惰性的材料,因此生物惰性材料在機(jī)體內(nèi)也只是基本上不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),它與組織間的結(jié)合主要是組織長入其粗糙不平的表面形成一種機(jī)械嵌聯(lián),即形態(tài)結(jié)合。生物惰性材料主要包括以下幾類:(1)氧化物陶瓷主要包括氧化鋁陶瓷和氧化鋯陶瓷.氧化鋁陶瓷中以純剛玉及其復(fù)合材料的人工關(guān)節(jié)和人工骨為主,具體包括純剛玉雙杯式人工髖關(guān)節(jié);純剛玉—金屬復(fù)合型人工股骨頭;純剛玉—聚甲基丙烯酸酯—鈷鉻鉬合金鉸鏈?zhǔn)较リP(guān)節(jié),其他人工骨、人工牙根等。(2)玻璃陶瓷該材料主要用來制作部分人工關(guān)節(jié)。(3)Si3N4陶瓷該類材料主要用來制作一些作為替代用的較小的人工骨,目前還不能用作承重材料。(4)醫(yī)用碳素材料它主要被作為制作人工心臟瓣膜等人工臟器以及人工關(guān)節(jié)等方面的材料。(5)醫(yī)用金屬材料該類材料是目前人體承重材料中應(yīng)用最廣泛的材料,在其表面涂上活性生物材料后可增加它與人體環(huán)境的相容性.同時(shí)它還能制作各類其他人體骨的替代物。

2.1.2生物活性材料生物活性材料是一類能誘出或調(diào)節(jié)生物活性的生物醫(yī)學(xué)材料。但是,也有人認(rèn)為生物活性是增進(jìn)細(xì)胞活性或新組織再生的性質(zhì)?，F(xiàn)在,生物活性材料的概念已建立了牢固的基礎(chǔ),其應(yīng)用范圍也大大擴(kuò)充.一些生物醫(yī)用高分子材料,特別是某些天然高分子材料及合成高分子材料都被視為生物活性材料.羥基磷灰石是一種典型的生物活性材料。由于人體骨的主要無機(jī)質(zhì)成分為該材料,故當(dāng)材料植入體內(nèi)時(shí)不僅能傳導(dǎo)成骨,而且能與新骨形成骨鍵合。在肌肉、韌帶或皮下種植時(shí),能與組織密合,無炎癥或刺激反應(yīng).生物活性材料主要有以下幾類:

(1)羥基磷灰石,它是目前研究最多的生物活性材料之一,作為最有代表性的生物活性陶瓷—羥基磷灰石(簡稱HAP)材料的研究,在近代生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科領(lǐng)域一直受到人們的密切關(guān)注.羥基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]是脊椎動(dòng)物骨和齒的主要無機(jī)成分,結(jié)構(gòu)也非常相近,與動(dòng)物體組織的相容性好、無毒副作用、界面活性優(yōu)于各類醫(yī)用鈦合金、硅橡膠及植骨用碳素材料。因此可廣泛應(yīng)用于生物硬組織的修復(fù)和替換材料,如口腔種植、牙槽脊增高、耳小骨替換、脊椎骨替換等多個(gè)方面.另外,在HA生物陶瓷中耳通氣引流管、頜面骨、鼻梁、假眼球以及填充用HA顆粒和抑制癌細(xì)胞用HA微晶粉方面也有廣泛的應(yīng)用.又因?yàn)樵摬牧鲜艿奖旧泶嘈愿摺⒖拐蹚?qiáng)度低的限制,因此在承重材料應(yīng)用方面受到了限制.現(xiàn)在該材料已引起世界各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。目前制備多孔陶瓷和復(fù)合材料是該材料的重要發(fā)展方向,涂層材料也是重要分支之一。該類材料以醫(yī)用為目的,主要包括制粉、燒結(jié)、性能實(shí)驗(yàn)和臨床應(yīng)用幾部分。

(2)磷酸鈣生物活性材料這種材料主要包括磷酸鈣骨水泥和磷酸鈣陶瓷纖維兩類.前者是一種廣泛用于骨修補(bǔ)和固定關(guān)節(jié)的新型材料,有望部分取代傳統(tǒng)的PMMA有機(jī)骨水泥.國內(nèi)研究抗壓強(qiáng)度已達(dá)60MPa以上。后者具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和生物活性,可用于無機(jī)骨水泥的補(bǔ)強(qiáng)及制備有機(jī)與無機(jī)復(fù)合型植入材料。

(3)磁性材料生物磁性陶瓷材料主要為治療癌癥用磁性材料,它屬于功能性活性生物材料的一種。把它植入腫瘤病灶內(nèi),在外部交變磁場作用下,產(chǎn)生磁滯熱效應(yīng),導(dǎo)致磁性材料區(qū)域內(nèi)局部溫度升高,借以殺死腫瘤細(xì)胞,抑制腫瘤的發(fā)展。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)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兩類。目前關(guān)于該方向的研究已成為生物材料的主要研究方向之一。

2.1.3生物降解材料所謂可降解生物材料是指那些在被植入人體以后,能夠不斷的發(fā)生分解,分解產(chǎn)物能夠被生物體所吸收或排出體外的一類材料,主要包括β-TCP生物降解陶瓷和生物陶瓷藥物載體兩類,前者主要用于修復(fù)良性骨腫瘤或瘤樣病變手術(shù)刮除后所致缺損,而后者主要用作微藥庫型載體,可根據(jù)要求制成一定形狀和大小的中空結(jié)構(gòu),用于各種骨科疾病。

2.1.4生物復(fù)合材料生物復(fù)合材料又稱為生物醫(yī)用復(fù)合材料,它是由兩種或兩種以上不同材料復(fù)合而成的生物醫(yī)學(xué)材料,并且與其所有單體的性能相比,復(fù)合材料的性能都有較大程度的提高的材料。制備該類材料的目的就是進(jìn)一步提高或改善某一種生物材料的性能。該類材料主要用于修復(fù)或替換人體組織、器官或增進(jìn)其功能以及人工器官的制造,它除應(yīng)具有預(yù)期的物理化學(xué)性質(zhì)之外,還必須滿足生物相容性的要求,這里不僅要求組分材料自身必須滿足生物相容性要求,而且復(fù)合之后不允許出現(xiàn)有損材料生物學(xué)性能的性質(zhì)。按基材分生物復(fù)合材料可分為高分子基、金屬基和陶瓷基三類,它們既可以作為生物復(fù)合材料的基材,又可作為增強(qiáng)體或填料,它們之間的相互搭配或組合形成了大量性質(zhì)各異的生物醫(yī)學(xué)復(fù)合材料,利用生物技術(shù),一些活體組織、細(xì)胞和誘導(dǎo)組織再生的生長因子被引入了生物醫(yī)學(xué)材料,大大改善了其生物學(xué)性能,并可使其具有藥物治療功能,已成為生物醫(yī)學(xué)材料的一個(gè)十分重要的發(fā)展方向,根據(jù)材料植入體內(nèi)后引起的組織反應(yīng)類型和水平,它又可分為近于生物惰性的、生物活性的、可生物降解和吸收等幾種類型。人和動(dòng)物中絕大多數(shù)組織均可視為復(fù)合材料,生物醫(yī)學(xué)復(fù)合材料的發(fā)展為獲得真正仿生的生物材料開辟了廣闊的途徑。

2.2以材料的屬性為分類標(biāo)準(zhǔn)

2.2.1生物醫(yī)用金屬材料生物醫(yī)用金屬材料是用作生物醫(yī)學(xué)材料的金屬或合金,又稱外科用金屬材料或醫(yī)用金屬材料,是一類惰性材料,這類材料具有高的機(jī)械強(qiáng)度和抗疲勞性能,是臨床應(yīng)用最廣泛的承力植入材料。該類材料的應(yīng)用非常廣泛,及硬組織、軟組織、人工器官和外科輔助器材等各個(gè)方面,除了要求它具有良好的力學(xué)性能及相關(guān)的物理性質(zhì)外,優(yōu)良的抗生理腐蝕性和生物相容性也是其必須具備的條件。醫(yī)用金屬材料應(yīng)用中的主要問題是由于生理環(huán)境的腐蝕而造成的金屬離子向周圍組織擴(kuò)散及植入材料自身性質(zhì)的退變,前者可能導(dǎo)致毒副作用,后者常常導(dǎo)致植入的失敗。已經(jīng)用于臨床的醫(yī)用金屬材料主要有不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金等三大類。此外,還有形狀記憶合金、貴金屬以及純金屬鉭、鈮、鋯等。

2.2.2生物醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料是生物醫(yī)學(xué)材料中發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛、用量最大的材料,也是一個(gè)正在迅速發(fā)展的領(lǐng)域。它有天然產(chǎn)物和人工合成兩個(gè)來源,該材料除應(yīng)滿足一般的物理、化學(xué)性能要求外,還必須具有足夠好的生物相容性。按性質(zhì)醫(yī)用高分子材料可分為非降解型和可生物降解型兩類。對于前者,要求其在生物環(huán)境中能長期保持穩(wěn)定,不發(fā)生降解、交聯(lián)或物理磨損等,并具有良好的物理機(jī)械性能。并不要求它絕對穩(wěn)定,但是要求其本身和少量的降解產(chǎn)物不對機(jī)體產(chǎn)生明顯的毒副作用,同時(shí)材料不致發(fā)生災(zāi)難性破壞。該類材料主要用于人體軟、硬組織修復(fù)體、人工器官、人造血管、接觸鏡、膜材、粘接劑和管腔制品等方面。這類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膠原、線性脂肪族聚酯、甲殼素、纖維素、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚己丙酯等。它們可在生物環(huán)境作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞和性能蛻變,其降解產(chǎn)物能通過正常的新陳代謝或被機(jī)體吸收利用或被排出體外,主要用于藥物釋放和送達(dá)載體及非永久性植入裝置.按使用的目的或用途,醫(yī)用高分子材料還可分為心血管系統(tǒng)、軟組織及硬組織等修復(fù)材料。用于心血管系統(tǒng)的醫(yī)用高分子材料應(yīng)當(dāng)著重要求其抗凝血性好,不破壞紅細(xì)胞、血小板,不改變血液中的蛋白并不干擾電解質(zhì)等。

2.2.3生物醫(yī)用無機(jī)非金屬材料或稱為生物陶瓷。生物醫(yī)用非金屬材料,又稱生物陶瓷。包括陶瓷、玻璃、碳素等無機(jī)非金屬材料。此類材料化學(xué)性能穩(wěn)定,具有良好的生物相容性。一般來說,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類。其中惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷在前面已經(jīng)簡要作了介紹,而功能活性生物陶瓷是近年來提出的一個(gè)新概念.隨著生物陶瓷材料研究的深入和越來越多醫(yī)學(xué)問題的出現(xiàn),對生物陶瓷材料的要求也越來越高。原先的生物陶瓷材料無論是生物惰性的還是生物活性的,強(qiáng)調(diào)的是材料在生物體內(nèi)的組織力學(xué)環(huán)境和生化環(huán)境的適應(yīng)性,而現(xiàn)在組織電學(xué)適應(yīng)性和能參與生物體物質(zhì)、能量交換的功能已成為生物材料應(yīng)具備的條件。因此,又提出了功能活性生物材料的概念。它主要包括以下兩類:(1)模擬性生物陶瓷材料該類材料是將天然有機(jī)物(如骨膠原、纖維蛋白以及骨形成因子等)和無機(jī)生物材料復(fù)合,來模擬人體硬組織成分和結(jié)構(gòu),以改善材料的力學(xué)性能和手術(shù)的可操作性,并能發(fā)揮天然有機(jī)物的促進(jìn)人體硬組織生長的特性。(2)帶有治療功能的生物陶瓷復(fù)合材料該類材料是利用骨的壓電效應(yīng)能刺激骨折愈合的特點(diǎn),使壓電陶瓷與生物活性陶瓷復(fù)合,在進(jìn)行骨置換的同時(shí),利用生物體自身運(yùn)動(dòng)對置換體產(chǎn)生的壓電效應(yīng)來刺激骨損傷部位的早期硬組織生長。具體來說是由于腫瘤中血管供氧不足,當(dāng)局部被加熱到43~45℃時(shí),癌細(xì)胞很容易被殺死?，F(xiàn)在最常用的是將鐵氧體與生物活性陶瓷復(fù)合,填充在因骨腫瘤而產(chǎn)生的骨缺損部位,利用外加交變磁場,充填物因磁滯損耗而產(chǎn)生局部發(fā)熱,殺死癌細(xì)胞,又不影響周圍正常組織?，F(xiàn)在,功能活性生物陶瓷的研究還處于探索階段,臨床應(yīng)用鮮有報(bào)道,但其發(fā)展應(yīng)用前景是很光明的。各種不同種類的生物陶瓷的物理、化學(xué)和生物性能差別很大,在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域用途也不同.尤其是功能活性陶瓷更有不可估量的發(fā)展前途.臨床應(yīng)用中,生物陶瓷存在的主要問題是強(qiáng)度和韌性較差.氧化鋁、氧化鋯陶瓷耐壓、耐磨和化學(xué)穩(wěn)定性比金屬、有機(jī)材料都好,但其脆性的問題也沒有得到解決。生物活性陶瓷的強(qiáng)度則很難滿足人體承力較大部位的需要。

2.2.4生物醫(yī)用復(fù)合材料此類材料在2.1.4中已有介紹,此處不再詳述

2.2.5生物衍生材料生物衍生材料是由經(jīng)過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫(yī)用材

料,也稱為生物再生材料.生物組織可取自同種或異種動(dòng)物體的組織.特殊處理包括維持組織原有構(gòu)型而進(jìn)行的固定、滅菌和消除抗原性的輕微處理,以及拆散原有構(gòu)型、重建新的物理形態(tài)的強(qiáng)烈處理.由于經(jīng)過處理的生物組織已失去生命力,生物衍生材料是無生命力的材料.但是,由于生物衍生材料或是具有類似于自然組織的構(gòu)型和功能,或是其組成類似于自然組織,在維持人體動(dòng)態(tài)過程的修復(fù)和替換中具有重要作用.主要用于人工心瓣膜、血管修復(fù)體、皮膚掩膜、纖維蛋白制品、骨修復(fù)體、鞏膜修復(fù)體、鼻種植體、血液唧筒、血漿增強(qiáng)劑和血液透析膜等.

3.生物材料的性能評價(jià)目前關(guān)于生物材料性能評價(jià)的研究主要集中在生物相容性方面.因?yàn)樯锵嗳菪允巧锊牧涎芯恐惺冀K貫穿的主題.它是指生命體組織對生物材料產(chǎn)生反應(yīng)的一種性能,該材料既能是非活性的又能是活性的.一般是指材料與宿主之間的相容性,包括組織相容性和血液相容性.現(xiàn)在普遍認(rèn)為,生物相容性包括兩大原則,一是生物安全性原則,二是生物功能性原則.生物安全性是植入體內(nèi)的生物材料要滿足的首要性能,是材料與宿主之間能否結(jié)合完好的關(guān)鍵.關(guān)于生物材料生物學(xué)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的研究始于20世紀(jì)70年代,目前形成了從細(xì)胞水平到整體動(dòng)物的較完整的評價(jià)框架.國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)以10993編號了17個(gè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)對生物學(xué)評價(jià)方法也進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化.迫于現(xiàn)代社會(huì)動(dòng)物保護(hù)和減少動(dòng)物試驗(yàn)的壓力,國際上各國專家對體外評價(jià)方法進(jìn)行了大量的研究,同時(shí)利用現(xiàn)代分子生物學(xué)手段來評價(jià)生物材料的安全性、使評價(jià)方法從整體動(dòng)物和細(xì)胞水平深入到分子水平.主要在體外細(xì)胞毒性試驗(yàn)、遺傳性和致癌性試驗(yàn)以及血液相容性評價(jià)方法等方面進(jìn)行了一些研究.但具體評價(jià)方法和指標(biāo)都未統(tǒng)一,更沒有標(biāo)準(zhǔn)化.隨著對生物材料生物相容性的深入研究,人們發(fā)現(xiàn)評價(jià)生物材料對生物功能的影響也很重要.關(guān)于這一方面的研究主要是體外法。具體來說側(cè)重于對細(xì)胞功能的影響和分子生物學(xué)評價(jià)方面的一些研究。總之,關(guān)于生物功能性的原則是提出不久的一個(gè)新的生物材料的評價(jià)方面,它必將隨著研究的不斷深入而向前發(fā)展.而涉及材料的化學(xué)穩(wěn)定性、疲勞性能、摩擦、磨損性能的生物材料在人體內(nèi)長期埋植的穩(wěn)定性是需要開展評價(jià)研究的一個(gè)重要方面。

4生物材料的發(fā)展趨勢展望生物材料科學(xué)是20世紀(jì)新興學(xué)科中最耀眼的新星之一?，F(xiàn)在,生物材料科學(xué)已成為一門與人類現(xiàn)代醫(yī)療保健系統(tǒng)密切相關(guān)的邊緣學(xué)科。其重要性不僅因?yàn)樗c人類自身密切相關(guān),還因?yàn)樗缭搅瞬牧?、醫(yī)學(xué)、物理、生物化學(xué)和現(xiàn)代高科技等諸多學(xué)科領(lǐng)域?，F(xiàn)在對于該材料的研究已從被動(dòng)地適應(yīng)生物環(huán)境發(fā)展到有目的地設(shè)計(jì)材料,以達(dá)到與生物組織的有機(jī)連接。并隨著生命科學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展,生物材料必將走向功能性半生命方向。生物材料的臨床應(yīng)用已從短期的替換和填充發(fā)展成永久性牢固種植,并與其它高科技(如電子技術(shù)、信息處理技術(shù))相結(jié)合,制備富有應(yīng)用潛力的醫(yī)療器械。生物材料的研究在世界各國也日益受到重視.四年一次的世界生物材料大會(huì)代表著國際上生物材料研究的發(fā)展動(dòng)態(tài)和目前的水平。分析認(rèn)為,以下幾個(gè)方面是生物材料今后研究發(fā)展的幾個(gè)主要方向:

(1)發(fā)展具有主動(dòng)誘導(dǎo)、激發(fā)人體組織和器官再生修復(fù)功能的,能參與人體能量和物質(zhì)交換產(chǎn)生相互結(jié)合的功能性活性生物材料,將成為生物材料研究的主要方向之一。

(2)把生物陶瓷與高分子聚合物或生物玻璃進(jìn)行二元或多元復(fù)合,來制備接近人體骨真實(shí)情況的骨修復(fù)或替代材料將成為研究的重要方向之一。

(3)制備接近天然人骨形態(tài)的、納微米相結(jié)合的、用于承重的、多孔型生物復(fù)合材料將成為方向之一。

(4)用于延長藥效時(shí)間、提高藥物效率和穩(wěn)定性、減少用量及對機(jī)體的毒副作用的藥物傳遞材料將成為研究熱點(diǎn)之一。

(5)血液相容性人工臟器材料的研究也是突破方向之一。

(6)如何能夠制備出納米尺寸的生物材料的工藝以及納米生物材料本身將成為研究熱點(diǎn)之一。