智能高分子课件

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1、什么是高分子材料高分子材料（macromolecular material）：以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料。高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。高分子材料的发展 人类社会很早就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。什么是

2、智能材料智能材料（Intelligent material）：是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。什么是智能材料一般说来，智能材料有七大功能，即传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适应能力。科学家预言，智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。智能材料与功能材料的区别 智能材料是指具有感知环境(包括内环

3、境和外环境)刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。智能高分子材料智能高分子材料是通过有机和合成的方法，使无生命的有机材料变得似乎有了“感觉”和“知觉”。这类材料在实际生活中已有了应用，并正在成为各国科技工作者的崭新研究课题，预计不远的将来，这些材料将进入到我们的生活中。赵赵在21世纪,面对环境、能源、医药等愈演愈烈的全球性挑战,高分子材料在凸显其多功能及制

4、造和价格优势的同时,也对其科研和发展提出了更高的要求。早在 1970 年，田中丰一就发现了智能高分子现象，即当冷却聚丙烯酰胺凝胶时，此凝胶由透明逐渐变得浑浊，最终呈不透明状，加热时，它又转为透明 1980 年，出现了用来制造高分子传感器、分离膜、人工器官的智能高分子材料 1990 年，智能高分子材料进入了高速发展阶段 进入 21 世纪后，智能高分子材料正在向智能高分子模糊材料的方向发展智能高分子的发展过程由于高分子材料在结构上的复杂性和多样性，可以在分子结构(包括支链结构)、聚集态结构、共混、复合、界面和表面甚至外观结构等诸多方面，进行单一或多种结构的综合利用，因此最大程度地满足了其他高技术要

5、求材料技术为他们提供的更多、更好的功能。新一代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，现代多学科交叉的特点促进新型高分子材料的研究与发展，也孕育了新一代的高分子材料智能材料的发展是建立在人类需要的基础上的，因此它必将朝着对人们活动起分担作 用的社会活动对应型方向发展。材料特殊的结构决定了它的智能价值。目前对结构的设计和控制还局限于一次结构。所以，聚合物的高次结构以及与之相关的分子间的相互作用必将成为今后智能高分子研究的重要课题。高分子智能材料已成为材料科学的一个重要研究领域 从人类发展的历史证明，每一种重要材料的发现和利用，都会把人类与自然和谐相处的能力提高到一个新的水平，给社会

6、生产力和人类生活带来巨大的变化，把人类物质文明和精神文明向前推进一步。可以肯定的说，终有一天各种各样实用的智能材料会大量出现在我们的面前。随着新催化剂的研究和新的合成工艺以及纳米技术研究的深入，在分子、甚至原子水平上实现材料的功能结构设计、复合与加工生产成为可能。可以预言，新一代高分子材料的春天已经来临，它必将成为新世纪材料发展的主流，也必将对新世纪的高新技术如电子、生物技术、生命科学的研究产生极为深远的影响。樊樊应用领域 高分子智能材料可以大量用于生物医学的各个方面 航天航空技术领域 土木建筑领域 高精密仪器以及自动化生产 机械工业 抑制振动和噪声方面 其他 现代医学的进步已经越来越依赖于生

7、物材料和器械的发展,医用高分子材料的应用更加广泛,需求量也随之越来越大。高分子材料在医药及医用器件中的应用智能高分子作为生物医用材料在药物载体、生物荧光检测、蛋白质吸附/解吸附、人体组织工程等方面具有广阔的应用前景。生物医用材料是人工器官和医疗器械的基础,迄今已有几千年的发展史,而生物医用高分子作为生物医用材料中发展最早、应用最广泛、用量最大的材料,鉴于其具有原料来源广泛、可以通过分子设计改变结构、生物活性高、材料的性能多样等优点,是目前发展最为迅速的领域,已经成为现代医疗材料中的主要部分。对医用高分子材料的深入研究不但对探索人类生命奥秘具有重大意义,也可以带动功能性高分子产业链的深化发展。随

8、着科学的发展,新的材料不断推出,不但要认真研究新材料的生物安全性和使用范围,更重要的是从借用和改性逐渐进入分子设计和结构设计层次开发新材料,同时也要结合实际临床需要,克服医用材料研发周期长、见效慢等缺点,真正做到产、学、研三者结合,推动我国医用高分子产业的发展,为中国的化学品研发开拓新方向。从功能材料到智能材料,这是材料领域的一次飞跃。这方面的研究与开发孕育着新理论、新材料的出现。应该指出,智能材料本身也有一个发展过程。随着材料科学的发展,终有一天会出现各种实用的仿生智能化材料。李李随着科学技术尤其是 高新技术的飞速发展，智能材料悄然崛起，并创造出惊人的奇迹。光致变色高分子材料 光致变色高分子

9、材料是近年来备受关注的新型功能高分子材料之一光致变色材料已在信息产业、服装业、塑料制品业、装饰材料业、旅游用品、油漆、油墨、印染业、军事隐蔽材料业等方面获得广泛的应用。目前，它在光致变色安全玻璃、透明薄膜、光致变色纺织品、光致变色涂料方面也已得到应用。形状记忆高分子聚合物 SMP(Shape Memory Polymer）形状记忆高分子聚合物是Et本十年前率先开发出来的，属于弹性记忆材料，形状记忆高分子 是一种新型的功能高分子材料。形状记忆高分子材料已广泛应用于航空航天、电子通讯、机械制造、能源输送、医疗卫生等领 域。近年来，日、美、法等国家不断有新的形状记忆高分子问世，我国也在这一领域进行了

10、大量的研究探索。聚合物基压电材料 有机压电材料，又称压电聚合物，这类材料以其材质柔韧、低密度、低声阻抗和高压电电压常数等优点为世人瞩目，且发展十分迅速，现已在水声、超声测量、压力传感、引燃引爆等方面获得应用。不足之处是压电应变常数(d)偏低，使之作为有源发射换能器受到很大的限制。智能高分子凝胶 智能高分子凝胶是其结构、物理性质、化学性质可以随外界环境改变而变化的凝胶。当受到环境刺激时，这种凝胶就会随之响应，发生突变，呈现相转变行为。这种响应体现了凝胶的智能性。它主要有 pH性凝胶，化学物质影响性凝胶，温敏性凝胶，光敏性凝胶，磁场响应性凝胶，影响内部刺激性凝胶。智能高分子膜材高分子膜材具有物质渗

11、透和分离功能，现正以生体膜为模型研究开发刺激响应性多肽膜，利用可逆的构象及分子聚集体变化，制成稳定性优异的膜材它主要有超分膜、分离膜、控制释放膜、诊断用人工细胞膜和仿生治疗系统。申申具有形状记忆功能的高分子材料形状记忆效应：一定外界条件下，使材料成为某形状（起始态）外界作用得到固定形状（固定态）环境因素（热、PH值、电、磁等）刺激使材料应答高分子材料的形态记忆功能由其特殊的内部结构所决定。高分子材料的形态记忆功能由其特殊的内部结构所决定。在其内部存在着互相结合成网状的架桥,架桥的存在使高分子链间不发生滑动。把它加热到高于Tg 温度使之变形后,再冷却至室温,由于高分子链运动变形使之保持一定状态。

12、再重新加热到Tg 以上温度,残留的翘棱被释放出来,恢复到原来架桥出现时的状态。形状记忆高分子材料的应用热收缩管将形状记忆高分子材料加热软化制成直径较小的管子(起始态)得到比起始态直径更大的管子（固定态）使用时将此直径较大的管子套在需要包覆或连接的物体上管子恢复到初始状态,紧紧包覆在被包物体上。趁热向其内部插入直径比该管内径大的棒状物用加热器将膨胀的管加热到初始温度 钢管线路接合处的防腐工程 线路终端的绝缘保护 通讯电缆的接头防水 仪器内线路集合热收缩管应用 在医用器材上,应用形状记忆树脂来固定创伤部位可以代替传统的石膏绷扎。具有生物降解性的形状记忆高分子材料作医用组合缝合器材、血管阻塞防止器、止血钳等。在航空上,被用作机翼的振动控制。能够自动组装！美国利用高分子材料制成毛毛虫机器人形状记忆高分子材料能够自动折叠成为特定的外型。机器人制造采用该材料可以从二维平面物体转换为几厘米长像毛毛虫一样的机器人，它们沿着两个铰链进行折叠，人类唯一介入的仅是添加发动机和电池。谢谢！谢谢！