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第三节功能高分子材料,有机化不仅是一门科学,也是一门艺术Organicchemistry:Notonlyascience,butalsoanArt,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。当今有人将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱,而材料又是能源和信息发展的物质基础。从合成有机高分子材料出现的那一天起,人们始终在不断地研究、开发着性能更优异、应用更广泛的新型材料,来满足计算机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空间工业和机械工业等尖端技术发展的需要。除了传统的三大合成材料外,又出现了高分子膜,具有光、电、磁等特殊功能的高分子材料,生物高分子材料、医用高分子材料、隐身材料和液晶高分子材料等许多新型有机高分子材料。,问题1:,地球表面有大约四分之三被水覆盖着,然而我们仍然强调水资源贫乏,要节约用水,这是什么原因呢?,提问如果我们能把海水变为淡水,那就解决了水资源贫乏的问题,如何实现这一设想呢?,如果我们通过一种特殊材料滤去海水中过多的电解质离子、微生物杂质等,海水就淡化了,这种特殊材料就是我们今天要学习的“新型有机高分子材料”。,高分子分离膜,高分子分子膜的特点:能够有选择地让某些物质通过,而把另外一些物质分离掉。,一功能高分子材料,1定义:既有传统高分子材料的机械性能,又有某些特殊功能的高分子材料。,在高分子链上接上带有具有某种功能的官能团使其在物理、化学、生物、医学等方面具有特殊功能的高分子材料,功能高分子材料,功能高分子材料,物理功能高分子材料,化学功能高分子材料,如导电高分子、高分子半导体。光导电高分子、压电及热电高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等,如反应性高分子、离子交换树脂、高分子分离膜。鳌合高分子、高分子催化剂、高分子试剂及人工脏器等。,生物功能高分子材料,如生物高分子模拟酶,高分子药物、人工骨材料,医用高分子材料,探寻功能高分子材料时应考虑的问题:1)具有什么样的主链?单体2)具有什么样的功能基?官能团3)不断修正。,例如:高吸水性树脂,1)对天然吸水性高分子材料进行改性,形成接枝共聚物与丙烯酸钠共聚,2)以带有强亲水基的化合物为单体,均聚或共聚得到亲水性高聚物如聚丙烯酸钠;(同时加入交联剂),用有高吸水性的高分子材料制作的,可吸收自重几百倍的水,但仍保持干爽。成分:聚乙烯醇、聚丙烯酸盐交联可得。启示食品保鲜、人造皮肤、防止土壤沙漠化。,问题2:,科技的发展推动医疗手段有了很大的提高,现代医学主要采取哪些措施治疗人体的器官病变和坏死?,人造器官对材料的要求,1.相容性、亲和性2.排异性3.机械性,提问作人工器官要考虑哪些问题?,医用高分子材料,人造心脏,人工膝关节,人工肾脏,人工心脏瓣膜,人造关节,人造牙齿,功能高分子材料包括,1高分子分离膜2传感膜3热电膜4人工器官5高吸水性高分子6隐形眼镜7智能材料8生物材料,问题3:,前几年,在军事上使用雷达监控飞机的飞行。可后来雷达好像老了,有的飞机飞行,雷达竟然看不到了。那么,真是雷达老了吗?还是飞机会隐形?,事实上,飞机是使用隐形材料而不易被雷达发现。这种材料是由多种材料复合制成的,我们称两种或两种以上的材料复合而成的材料为复合材料。,B2飞机的整个机身,除主梁和发动机机舱使用的是钦复合材料外,其它部分均由碳纤维和石墨等复合材料构成,不易反射雷达波。并且,这些不同的复合材料部件不是靠铆钉拼合,而是经高压压铸而成。另外,矾翼的前缘还全部包覆上了一层特制的吸波材料(RAM)。位于机翼前部、内装雷达扫瞄天线阵列的两个方形突出部件,也采用了特殊的吸波材料。此外,B2A的整个机体都喷涂上了特制的吸波油漆,这在很大程度上降低了敌方探测雷达的回波。,1888年,奥地利科学家FReinitzer发现了液晶。20世纪70年代初,Helfrich和Schadt利用液晶的电光效应和集成电路相结合,将其制成显示器件,实现了液晶材料的产业化。这种液晶材料称为扭曲向列相液晶显示(NT-LCD)材料,其产品主要应用在电子表和计算器上。80年代中期,开发成功超扭曲向列相液晶显示(STN-LCD)材料,其产品主要应用在BP机、移动电话和笔记本电脑上。酯类和联苯类液晶化合物是STN-LCD用混晶材料的主要成分,国内各科研机构已开发了近千种,其中已有100种以上应用于混晶配方。,二复合材料,1定义:两种或两种以上的材料组合成的一种新型的材料。其中一种材料作为基体,另外一种材料作为增强剂。,复合材料玻璃钢,2特性:质轻、高强度、耐腐蚀、耐高温、抗氧化、抗冲击、绝缘、吸波性等。3用途:飞机、导弹、火箭、卫星、宇宙飞船、轮船、建筑、体育用品等。,有机高分子材料的发展趋势,1、对重要的通用有机高分子材料继续进行改进和推广,使它们的性能不断提高,应用范围不断扩大。如:导电塑料2、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,并且取得了一定的进展。如:仿生高分子材料、智能高分子材料、超导材料、光电转换材料、生物材料、光解水催化剂、热电膜、传感膜等。,小结,两大类新型高分子材料,未来社会离不开新型材料,新型材料离不开化学,化学是人类进步的关键。,功能高分子材料,高分子膜:缓解能源和资源不足,解决环境污染问题,医用高分子材料:制造各种人工器官,复合材料:主要应用于宇航工业,隐形眼镜,玻璃钢、不锈钢、铝合金。,GoodBye!,长沙代怀孕,
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