性能提升方面
高性能化:為滿足航空航天、電子信息等高技術產(chǎn)業(yè)需求,不斷開發(fā)具有更高強度、剛度、耐熱性、耐腐蝕性、耐老化性的高分子材料。如通過創(chuàng)造新的高分子聚合物,或利用新型催化劑和催化體系,改變合成工藝及共聚、共混、交聯(lián)等方法對高分子進行改性。
功能多樣化:功能高分子材料是發(fā)展熱點,包括電磁功能、光學功能、物質(zhì)傳輸與分離功能、催化功能、生物功能、力學功能等高分子材料。如開發(fā)出可用于信息存儲的磁性高分子材料、用于生物檢測的生物活性高分子材料、能實現(xiàn)海水淡化的分離功能高分子材料等。
智能化:使高分子材料具備對環(huán)境刺激(如溫度、pH 值、光照、電場、磁場等)做出響應的能力,實現(xiàn)性能的自我調(diào)節(jié)或功能的切換。如形狀記憶高分子材料,在特定溫度等條件下能恢復到預先設定的形狀,可用于醫(yī)療領域的智能器械、航空航天領域的自修復結(jié)構(gòu)等。
材料形態(tài)與應用方面
復合化:單一材料向復合材料發(fā)展是重要趨勢。高分子樹脂作為結(jié)構(gòu)復合材料的主要基體材料,與高性能增強材料(如碳纖維、玻璃纖維等)結(jié)合,可制成性能更優(yōu)異的復合材料。如碳纖維增強高分子復合材料,具有高強度、輕量化等特點,廣泛應用于航空航天、汽車制造、體育器材等領域。
納米化:將高分子材料與納米技術相結(jié)合,制備出納米高分子復合材料。納米尺度的填料或添加劑能顯著改善高分子材料的性能,如提高材料的阻隔性、導電性、抗菌性等。如在塑料中添加納米銀粒子,可賦予塑料抗菌功能,用于食品包裝、醫(yī)療用品等領域。
應用領域拓展:在傳統(tǒng)應用領域不斷深化的同時,還向新興領域快速拓展。在醫(yī)療領域,用于組織工程、藥物緩釋、生物傳感器等;在新能源領域,用于太陽能電池、鋰離子電池、燃料電池的隔膜、電極材料等;在環(huán)保領域,用于水處理、空氣凈化、可降解包裝材料等。
綠色可持續(xù)發(fā)展方面
生物基與可降解:利用可再生資源(如植物纖維、淀粉、油脂等)開發(fā)生物基高分子材料,以及研發(fā)可在自然環(huán)境中快速降解的高分子材料,以減少對石油等不可再生資源的依賴,降低白色污染。如聚乳酸(PLA)、聚羥基脂肪酸酯(PHA)等可降解高分子材料,已在包裝、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等領域得到應用。
循環(huán)利用:加強高分子材料的回收利用技術研發(fā),提高回收效率和再生質(zhì)量,實現(xiàn)資源的循環(huán)利用。如通過物理回收、化學回收等方法,將廢棄塑料轉(zhuǎn)化為新的高分子材料或其他有用的化學品。
綠色生產(chǎn):在高分子材料的生產(chǎn)過程中,采用綠色化學工藝,降低能源消耗,減少污染物排放。如使用無毒無害的原料、溶劑和催化劑,優(yōu)化合成工藝,提高原子利用率等。
技術與研發(fā)方面
精準合成與分子設計:借助先進的分析測試技術和計算模擬方法,深入研究高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能關系,實現(xiàn)高分子的精準合成和分子設計。通過精確控制高分子的分子量、鏈段結(jié)構(gòu)、拓撲結(jié)構(gòu)等,定制出具有特定性能的高分子材料。
加工技術創(chuàng)新:開發(fā)新的加工技術和裝備,提高高分子材料的加工精度和效率,實現(xiàn)高性能化和功能化的加工目標。如增材制造(3D 打?。┘夹g在高分子材料領域的應用不斷拓展,可實現(xiàn)復雜形狀高分子構(gòu)件的快速制造。