《功能材料展望》课件

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1、第十四章新型功能材料展望自然的奥秘是没有止境的，人类对未知世界的探求也是没有止境的。新型功能材料在知识爆炸的今天，也向着更好、更轻、更便宜、更坚固等方向发展。随着信息化数码时代的到来，对新型功能材料的需求日益最佳，对新型功能材料的功能要求日益多元化。1第一节对功能材料的新要求透明度高的光投射型聚合物正在研究之中，折射率分布型的材料也在开发之中。光导纤维是在透明物的周围包覆比该物质折射率低的材料。光导纤维的芯材是聚苯乙烯，外壳成分有聚甲基丙烯酸甲酯等。与石英纤维比较，缺点是对红外线和一部分可见光有吸收作用而引起很大损失。2塑料光导纤维

2、只适合于近距离以及限定的玻璃化转变温度之下。由于聚合物柔软、易加工，质轻价廉，因此日益广泛地应用于传送光信号、装饰和广告陈列。如果能够提高透明度，减少光损失，提高玻璃化温度，则用于光导纤维的高聚物用量会迅速增大。3功能材料在光路上的应用有连接器、滤光器、光分度器、衍射光栅、光集成电路等。功能材料在光存贮器中的应用也很有前途。利用光的二聚作用、光异构化以及光开闭环等反应，将活性基导入到材料中以便控制反应的进行等等都是技术开发的关键。4随着微机技术的普及，硅板上越来越多的使用了各种工程塑料、树脂、薄膜和陶瓷制品作为半导体的保护材料、印刷

3、线路板和绝缘材料。超大规模集成电路使得存储容量从16K升至32、64、128K，进而发展到256K，这都是由于照相蚀刻时所采用的光致刻蚀剂的功能进一步提高，使细微的电路图的描制成为可能。5导电聚合物材料广泛用于导电元件、电阻元件、电磁波屏蔽和防静电等方面。由于分散型聚合物导电材料其微观结构含有不均一性，目前的进展方向为开发聚合物本身具有导电性的材料。目前超导聚合物材料的研制也日益受到重视。有机系列的超导体一般导热性低，易发脆，难以实际应用，因此人们致力于开发出超导的新材料和新的加工方法。6敏感元件的需求材料用作敏感元件时，按照材料的

4、特性，可分为几类:在主链上或侧链上含有酞青、卟啉环或吡唑啉环等基团的聚合物材料在外加电压的情况下会产生色泽的变化，被用于电场感应材料。7液晶高聚物具有磁场定向、磁各向异性等特征。为使聚合物本身带有磁性，人们力图以不对称电子、原子、离子或自由基为骨架制备高聚物用于磁场感应材料。共轭系高聚物具有光致导电性，希望在半导体激光使用的近红外领域，开发出灵敏度高的材料用于光感应材料。8在热和光学性质之间，有聚苯乙烯和三苯甲烷系色素及对苯醌混合物的色泽变化，聚丙烯酸树脂和EVA共聚物的透明度变化，用聚偏二氟乙烯可进行热致发热。聚合物由于温度的变化

5、而发生顺反结构互变，具有可逆性伸缩的性质。这些性质可用于温度敏感材料。9聚偏二氟乙烯或偏二氰乙烯共聚物由于受压力或压电作用，会产生电阻或介电常数的变化。这种功能在扩音器、机器人触觉以及振动传感器等方面具有开发前景，通过高分子链的设计，有望出现更大压电系数的材料。10物性传感材料是一种利用物理吸附而发生阻抗变化的材料，作为传感器的必备条件，微小的异常应该引起很大的物性变化，重复性以及各种使用条件的耐受力也要有一定要求。如水的传感剂可用于离子交换树脂，多孔聚氟苯乙烯用在空调和控制程序上等等。11工农业上的需求功能材料用于工业领域要求材料

6、在强度、耐热性、耐久性和耐化学药品性等方面有良好的性能，同时还要具备可加工性以及良好的经济效益。合成树脂涂料还要有耐气候性和强韧性等性能。反渗透膜、超滤膜以及气体分离膜，吸附剂，离子交换树脂等被用于质量转移和分离。12通过化学转化导致的物理性刺激，如光、放射线、热、力、电场等，可以用于光聚合物、压敏复写纸以及放射线交联等等。各种催化剂提高了反应的选择性，同时还具有高分子效应和协同效应，预计在工业上的用量会进一步扩大。13功能材料中电、磁、光、热、力和音的相互转化可以分别适用于适当的领域。膜分离技术在工业上得到了广泛的应用，将反渗透膜

7、、离子交换树脂或挣来法同时并用制备超纯水取得了良好的效果。食品工业也迫切需要使用膜分离法取代真空蒸发和冷冻干燥。未来工业废水的回收和利用以及海水的淡化也可以通过膜渗透以及生物工艺学的配合而产生新的途径。而实际情况是膜的性能和耐久性等方面还不能满足需要。14在农业上，广泛应用地膜，其耐候性、透光率以及可降解性都有待研究。功能材料用于农药，对材料提出了以下要求：保持药效的持久性，增强药效，增强稳定性降低毒性，减小气味，减轻作物所受毒害，使用方便。15高分子农药有本身带有活性的，如用于抑制水中藻类或菌类繁殖用的季铵盐高聚物；有将低分子制成

8、高分子的农药，如聚氨基甲酸乙酯型共聚物的除草剂。16用于改良剂型的材料主要有：被高聚物溶解或吸附的农药，如聚氯乙烯中浸渍2，2－二氯乙烯二甲基磷酸酯杀虫剂20％制成的缓释杀虫片；用有机磷类杀虫剂交联的聚酰胺膜，明胶膜，聚氨基甲酸乙酯等