功能高分子材料的制备方法-2011

功能高分子材料的制备及性能研究一、本文概述随着科技的飞速发展，高分子材料作为一类重要的工程材料，在日常生活、工业生产以及科学研究等领域中发挥着日益重要的作用。

其中，功能高分子材料凭借其独特的物理和化学性质，如优异的机械性能、电学性能、光学性能、热学性能以及生物相容性等，在众多领域展现出广阔的应用前景。

因此，对于功能高分子材料的制备及其性能研究，具有重大的理论意义和应用价值。

本文旨在探讨功能高分子材料的制备方法、性能表征以及应用前景。

将详细介绍几种常见的功能高分子材料的制备方法，包括化学合成、物理改性以及生物技术等。

随后，通过对这些功能高分子材料的力学、电学、光学、热学等性能进行系统的表征和测试，深入探究其性能与结构之间的关系。

还将讨论功能高分子材料在航空航天、电子信息、生物医疗、环境保护等领域的潜在应用。

通过本文的研究，期望能够为功能高分子材料的制备和应用提供有益的参考和指导，推动功能高分子材料领域的进一步发展。

二、功能高分子材料的制备方法功能高分子材料的制备方法多种多样，这些方法的选择取决于所需的功能性质以及材料的最终应用。

以下是几种常见的制备方法。

化学合成法：这是制备功能高分子材料最常用的方法之一。

通过精确的化学反应，如聚合、接枝、交联等，可以制备出具有特定功能的高分子材料。

例如，通过聚合反应可以合成具有不同分子量、分子结构和功能基团的高分子。

物理法：物理法主要包括熔融纺丝、溶液纺丝、拉伸、热处理等。

这些方法主要用于改变高分子材料的形态、结构和性能。

例如，熔融纺丝可以制备出高强度、高模量的纤维材料；热处理可以改变高分子材料的结晶度和热稳定性。

生物法：随着生物技术的发展，生物法在功能高分子材料的制备中也得到了越来越多的应用。

例如，利用酶催化反应可以合成具有特定结构的高分子材料；利用微生物发酵可以制备出具有生物活性的高分子材料。

复合法：复合法是将两种或多种不同性质的高分子材料通过物理或化学方法复合在一起，以制备出具有综合性能的新型功能高分子材料。

功能高分子材料的制备与应用近年来，随着科技的快速发展，我们正处于一个新的时代——功能高分子材料时代。

功能高分子材料，简称功能材料，是一类具有特殊功能的高分子材料，具有广泛的应用前景。

本文将探讨功能高分子材料的制备方法以及其在不同领域中的应用。

一、功能高分子材料的制备方法功能高分子材料的制备方法多种多样，下面将介绍其中几种常见的方法。

1. 化学合成法化学合成法是目前最常用的功能高分子材料制备方法之一。

通过选择合适的单体、催化剂和反应条件，进行聚合反应，可以得到所需的高分子材料。

这种方法可以控制材料的分子结构和性能，从而实现特定功能的调控，例如聚合物的改性和功能化。

2. 共聚合法共聚合法是一种将两个或多个单体在一定条件下共同聚合得到的方法。

通过调整单体的比例和聚合反应的条件，可以合成具有特殊结构和功能的高分子材料。

相比于单一单体聚合，共聚合法可以获得更多样化、更复杂的材料结构，从而实现更多样的功能。

3. 物理交联法物理交联法是一种通过物理相互作用力使高分子链之间结合的方法。

这种方法通常涉及一些非共价键的形成，如氢键、范德华力等。

物理交联的特点在于其可逆性，可以通过外界刺激，如温度、光照等，使交联解除，实现材料在不同环境下的控制性能变化。

二、功能高分子材料的应用领域功能高分子材料在各个领域都有广泛的应用，下面将介绍几个典型的领域。

1. 生物医学领域功能高分子材料在生物医学领域中有着巨大的应用潜力。

例如，可以制备生物可降解聚合物材料用于药物缓释系统，实现药物长效释放；可以制备生物相容性的材料用于组织工程和人工器官的修复；还可以制备具有生物活性的高分子材料用于生物传感器等。

2. 环境领域功能高分子材料在环境领域中具有广泛的应用前景。

例如，可以制备具有高吸附性能的高分子材料用于水处理和废气处理，实现环境污染物的净化；可以制备具有光催化功能的高分子材料用于处理光催化降解有机污染物等。

3. 新能源领域功能高分子材料在新能源领域中也有着重要的应用价值。

生物医用高分子材料的制备生产方法生物医用高分子材料是指用于医疗领域的高分子材料，具有生物相容性、生物降解性、生物活性等特点，可用于制备医用器械、药物载体、组织工程等领域。

本文将介绍生物医用高分子材料的制备生产方法。

一、生物医用高分子材料的选择生物医用高分子材料的选择应考虑其生物相容性、生物降解性、生物活性等因素。

常用的生物医用高分子材料包括聚乳酸（PLA）、聚乳酸-羟基乙酸（PLGA）、聚己内酯（PCL）、明胶、壳聚糖等。

这些材料具有良好的生物相容性和生物降解性，可被人体代谢和排泄，不会对人体造成损害。

二、生物医用高分子材料的制备方法1. 溶液法溶液法是一种常用的生物医用高分子材料制备方法。

该方法将高分子材料溶解于有机溶剂中，制备成溶液后通过旋涂、喷涂、浸涂等方法涂覆在基材上，制备成薄膜、纤维、微球等形态的材料。

该方法制备的材料具有良好的形貌和结构，可用于制备药物载体、组织工程等领域。

2. 熔融法熔融法是一种将高分子材料加热至熔融状态后制备材料的方法。

该方法将高分子材料加热至熔融状态后，通过挤出、注塑、压制等方法制备成所需形态的材料。

该方法制备的材料具有良好的力学性能和加工性能，可用于制备医用器械、组织工程等领域。

3. 电纺法电纺法是一种将高分子材料通过电场作用制备成纤维的方法。

该方法将高分子材料溶解于有机溶剂中，制备成溶液后通过电纺机将溶液喷射至电场中，形成纤维状的材料。

该方法制备的材料具有良好的纤维形态和结构，可用于制备组织工程、药物载体等领域。

4. 3D打印法3D打印法是一种将高分子材料通过3D打印技术制备成所需形态的材料的方法。

该方法将高分子材料溶解于有机溶剂中，制备成溶液后通过3D打印机将溶液喷射至所需形态的模板上，形成所需形态的材料。

该方法制备的材料具有良好的形态和结构，可用于制备医用器械、组织工程等领域。

三、生物医用高分子材料的应用生物医用高分子材料可用于制备医用器械、药物载体、组织工程等领域。

高分子膜材料的制备方法xxx级xxx专业xxx班学号：xxxxxxxxxx高分子膜材料的制备方法xxx（xxxxxxxxxxx，xx）摘要：膜技术是多学科交叉的产物，亦是化学工程学科发展的新增长点，膜分离技术在工业中已得到广泛的应用。

本文主要介绍了高分子分离膜材料较成熟的制膜方法（相转变法、熔融拉伸法、热致相分离法），而且介绍了一些新的制膜方法（如高湿度诱导相分离法、超临界二氧化碳直接成膜法以及自组装制备分离膜法等）。

关键词：膜分离，膜材料，膜制备方法1.引言膜分离技术是当代新型高效的分离技术，也是二十一世纪最有发展前途的高新技术之一，目前在海水淡化、环境保护、石油化工、节能技术、清洁生产、医药、食品、电子领域等得到广泛应用，并将成为解决人类能源、资源和环境危机的重要手段。

目前在膜分离过程中，对膜的研究主要集中在膜材料、膜的制备及膜过程的强化等三大领域；随着膜过程的开发应用，人们越来越认识到研究膜材料及其膜技术的重要性，在此对膜材料的制备技术进行综述。

2.膜材料的制备方法2.1 浸没沉淀相转化法1963年，Loeb和Sourirajan首次发明相转化制膜法，从而使聚合物分离膜有了工业应用的价值，自此以后，相转化制膜被广泛的研究和采用，并逐渐成为聚合物分离膜的主流制备方法。

所谓相转化法制膜，就是配置一定组成的均相聚合物溶液，通过一定的物理方法改变溶液的热力学状态，使其从均相的聚合物溶液发生相分离，最终转变成一个三维大分子网络式的凝胶结构。

相转化制膜法根据改变溶液热力学状态的物理方法的不同，可以分为一下几种：溶剂蒸发相转化法、热诱导相转化法、气相沉淀相转变法和浸没沉淀相转化法。

2.1.1 浸没沉淀制膜工艺目前所使用的膜大部分均是采用浸没沉淀法制备的相转化膜。

在浸没沉淀相转化法制膜过程中，聚合物溶液先流延于增强材料上或从喷丝口挤出，而后迅速浸入非溶剂浴中，溶剂扩散进入凝固浴（J2），而非溶剂扩散到刮成的薄膜内（J1），经过一段时间后，溶剂和非溶剂之间的交换达到一定程度，聚合物溶液变成热力学不稳定溶液，发生聚合物溶液的液-液相分离或液-固相分离（结晶作用），成为两相，聚合物富相和聚合物贫相，聚合物富相在分相后不久就固化构成膜的主体，贫相则形成所谓的孔。

新型功能性高分子材料的合成随着科技的不断进步，新型材料的研究和应用已经成为了科学家们日夜探索的领域之一。

在这其中，功能性高分子材料的研究已经成为了最受关注的领域之一。

而新型功能性高分子材料的合成，也成为了现代科技发展的前沿研究之一。

一、功能性高分子材料功能性高分子材料是指在高分子基础上，引入特定的功能基团，从而造成了高分子材料物理、化学性质的变化，增加了材料的特殊性能。

常常用于精细化工、纳米技术、生物技术等领域，例如电介质材料、电磁波屏蔽材料、生物医用材料等。

近年来，随着新材料的不断涌现，功能性高分子材料的研发已经成为了制约发展的瓶颈，因此许多科学家们竭尽全力开发出高性能、多功能的高分子材料。

二、新型功能性高分子材料的合成，主要是通过改变高分子的化学结构和物理性质，从而引入新的功能性基团，例如金属离子、羟基等。

这种方式通常是通过聚合反应来实现的，而且主要有下面几种常用的方式：1、自由基聚合反应自由基聚合反应是基于自由基聚合机制，通过引入自由基础团，从而实现功能基团的引入。

例如，通过将甲基丙烯酸甲酯引入聚苯乙烯中，从而形成了具有亲水性的羟基官能团，进而使高分子材料具有亲水性能。

2、离子聚合反应离子聚合反应属于两种不同离子之间通过电荷吸引作用形成的化学键机制，其官能基主要来自于双官能基单体的引入。

例如，通过在聚乙烯中引入羧基基团和苯乙烯基团，得到了聚乙烯-甲基丙烯酸酯-苯乙烯三元聚合物。

3、环氧树脂改性环氧树脂通常是具有良好物理性质和化学稳定性的高分子材料，可以通过改性引入新的官能基团，从而赋予材料新的功能性。

例如，通过将环氧树脂和聚乙二醇共聚，得到一种具有良好生物相容性的聚合物。

三、应用新型功能性高分子材料的合成在各领域应用广泛。

例如，在生物医用领域中，通过改性得到的聚合物可以用于制备假体、膜材料等，提高了材料的生物相容性；在精细化工领域，通过环氧树脂的改性，可以用于涂料等的制备；在电子材料领域中，通过功能性基团的引入，可以制备电介质材料等。

功能高分子的制备及其应用高分子材料具有多种性质，例如耐热、耐腐蚀、耐磨损和电气绝缘性能等，因此在日常生活和工业生产中得到了广泛的应用。

为了满足特殊应用的需求，人们研发了各种功能高分子材料。

一、功能高分子的定义及优点功能高分子材料是指在传统高分子材料基础上，通过改变分子结构和化学组成等手段，赋予了材料新的功能。

可以用其改善材料的性能和适应需求，包括形态、力学性质、光学、电磁学、生物学和多功能性能等。

因此，功能高分子材料具有以下优点：1. 与其他材料相比较，有更多的改进和提高的空间，如改善机械性能、电性能、降解性和化学稳定性等。

2. 可以在材料中添加其他功能性材料，实现多种性能的组合。

3. 形态多样，可以制备成薄膜、光纤、化妆品、塑料等不同形态的材料，适用于不同领域。

二、功能高分子的制备方法功能高分子的主要制备方法有合成法、改性法和复合法等。

1. 合成法合成法是指通过化学反应合成高分子材料的方法，主要包括自由基聚合、离子聚合和环氧化合物聚合等。

例如，自由基聚合制备PS、PVC和PC等高分子材料；离子聚合制备PAN、PVDF和PVA等高分子材料；环氧化合物聚合制备Epoxy、PES和Acetal Resin等高分子材料。

2. 改性法改性法是对已有的高分子材料进行改性处理，一般包括物理和化学两种方式。

物理改性主要是通过改变温度、拉伸、压缩或加强等手段来改变材料结构和性能；化学改性一般通过添加化学试剂和二次反应来改变材料的化学结构和性能。

3. 复合法复合法是将两种或两种以上的不同材料混合在一起，通过界面反应、共混结晶等作用在分子层面上相互作用，从而达到材料性能的协同作用。

复合法的产物具有多种性能，如强度高、组织细致、热稳定性好和电绝缘性好等。

三、功能高分子的应用领域1. 电子技术方面：功能高分子材料在电子技术方面应用广泛，如PTFE用于电缆绝缘材料、电子设备的外壳、极性电介质和扇形复合材料等。

2. 计算机科学方面：功能高分子材料在计算机科学方面用于制作电脑、打印头、磁性材料、印刷电路板、键盘制品和热敏纸等。

可编辑修改精选全文完整版《功能高分子材料》课程教学大纲课程代码：050342004课程英文名称：Functional Polymer Materials课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0适用专业：高分子材料与工程大纲编写（修订）时间：2017. 06一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标功能高分子材料是高分子材料与工程专业选修的一门获得功能性高分子材料的应用及特性知识的专业课。

它主要介绍不同种功能高分子材料的基本知识、分子结构特点及其应用，以使学生提高高分子材料应用水平和解决实际问题的能力。

通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1.熟悉功能高分子的结构特点、作用机理；2.熟悉功能高分子材料的分子结构设计方法；3.熟悉功能高分子材料的发展状况为从事功能高分子的研究和应用打下基本的知识基础。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：熟悉功能高分子的结构特点、作用机理和应用。

2.基本能力：具有根据需要选择功能高分子的基本能力和设计功能高分子结构的初步能力。

3.基本技能：功能高分子性能及功能的评价。

（三）实施说明1.教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本知识的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力。

讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。

2.教学手段：本课程在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。

3.可以结合当前研究热点及自己的研究安排授课的具体内容，但授课内容必须是功能高分子材料知识。

（四）对先修课的要求本课程应在《高分子物理学》、《高分子化学》和《高分子合成工艺学》结束后开设。

（五）对习题课、实验环节的要求1.本课程对习题课和实践环节无要求。

2.作业题内容以基本知识和生产工艺为主，作业要能起到巩固知识，提高分析问题、解决问题能力。

高分子材料的制备和性能调控高分子材料是一类具有巨大潜力的材料，它们具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点，在各个领域都有广泛的应用。

然而，要充分发挥高分子材料的优势，就需要对其制备和性能进行精确的调控。

一、高分子材料的制备方法高分子材料的制备方法多种多样，包括聚合法、溶液法、熔融法等。

其中，聚合法是最常用的制备方法之一。

聚合法通过将单体分子进行聚合反应，形成高分子链结构。

这种方法可以控制高分子的分子量和分子结构，从而调控材料的性能。

溶液法则是通过将高分子溶解在溶剂中，然后通过溶剂的蒸发或者其他方法使高分子重新凝聚成固体材料。

熔融法则是将高分子加热至熔融状态，然后通过冷却使其重新凝固成固体材料。

这些制备方法可以根据不同的需求选择合适的方法进行制备。

二、高分子材料的性能调控高分子材料的性能调控是实现材料优化的关键。

通过调控高分子的分子结构和组成，可以改变材料的力学性能、热学性能、电学性能等。

例如，通过改变高分子的交联程度和分子量，可以调控材料的硬度和强度。

通过引入不同的功能基团，可以使高分子具有特殊的化学性质，如耐腐蚀性、抗菌性等。

此外，还可以通过控制高分子的晶型和分子排列方式，调控材料的热学性能和电学性能。

这些性能调控手段可以根据具体的应用需求进行选择和设计。

三、高分子材料的应用领域高分子材料在各个领域都有广泛的应用。

在汽车工业中，高分子材料被用于制造轻量化零部件，以提高汽车的燃油效率。

在电子工业中，高分子材料被用于制造电子设备的绝缘层、封装材料等，以提高电子设备的性能和可靠性。

在医疗领域中，高分子材料被用于制造人工关节、医疗器械等，以改善患者的生活质量。

在环保领域中，高分子材料被用于制造可降解塑料、污水处理材料等，以减少对环境的污染。

这些应用领域的不断拓展，推动了高分子材料的制备和性能调控的研究。

四、高分子材料的发展趋势随着科技的进步和社会的发展，对高分子材料的需求越来越高。

未来，高分子材料的发展趋势将主要集中在以下几个方面。

功能高分子材料学习总结功能高分子材料是一种具有特殊性质和特定功能的材料，常用于各个领域的应用，如能源、医疗、电子等。

在学习功能高分子材料的过程中，我发现了许多重要的知识和技能，下面是我对此的总结。

一、功能高分子材料的分类功能高分子材料可以根据其用途和性质进行分类。

基于用途，可以分为电子材料、光学材料、磁性材料、生物材料等。

不同类别的功能高分子材料有着不同的制备方法和性能特点，我们需要深入了解每个类别的特点，以便在实际应用中做出正确的选择。

二、功能高分子材料的制备方法功能高分子材料的制备方法多种多样，包括化学合成、物理方法、生物法等。

化学合成是最常用的方法，通过有机合成反应来制备所需的功能高分子材料。

物理方法包括溶液法、熔融法、拉伸法等，这些方法能够得到具有特定结构和性能的高分子材料。

生物法则是利用生物学体系合成天然高分子材料或者通过改性使其具有特殊功能。

三、功能高分子材料的性能与应用功能高分子材料的性能决定了其在不同领域中的应用。

举例来说，聚合物基复合材料具有较高的力学强度和化学稳定性，可以用于制作飞机和汽车零部件。

另外，具有光导电性和光学特性的高分子材料可以应用于光电子器件中，如发光二极管和太阳能电池。

通过深入研究和理解功能高分子材料的性能，我们可以找到更广泛的应用领域。

四、功能高分子材料的性能测试与表征为了确保功能高分子材料能够达到设计要求并保证其品质，我们需要进行各种性能测试与表征。

常用的测试方法包括拉伸测试、热分析、电性能测试等。

此外，结构表征也是十分重要的，如红外光谱、核磁共振等。

通过这些测试和表征手段，我们可以全面了解材料的性能和结构特点，为优化制备工艺和改进性能提供依据。

五、功能高分子材料的发展趋势功能高分子材料领域一直在不断发展，并呈现出一些重要的趋势。

首先，材料的多功能性和智能化正成为发展的主要方向，也就是材料在不同环境下具有不同的性能和功能。

其次，可持续发展和环境友好型材料的需求越来越大，传统的高分子材料正在逐渐被可降解材料所取代。

高分子功能材料的制备与应用随着科学技术和工业的不断发展，高分子功能材料的应用越来越广泛，包括电子、医疗、能源、环保等多个领域。

本文将从材料制备与应用两个方面介绍高分子功能材料的相关知识。

材料制备高分子功能材料的制备涉及到多个方面，包括合成反应、自组装、纳米加工等。

下面将分别介绍几种常见的制备方法。

1、聚合反应聚合反应是制备高分子材料的主要方法之一。

通过聚合反应，可以将单体分子反应在一起形成大分子链，使材料具有更好的性能和特性。

常见的聚合反应有自由基聚合、离子聚合、开环聚合等多种方式，不同的反应适用于不同的材料系统。

2、自组装法自组装法是利用化学反应或物理力学方法，在一定条件下，使物质自行组装而成具有有序结构的材料。

自组装法可以制备出具有不同形态和形状的高分子材料，其应用广泛，例如，制备纳米颗粒、三维微结构、包裹生物材料等。

3、纳米加工纳米加工是将物质加工成纳米级别的工艺，可以制备具有高精度、高性能的高分子材料。

常见的纳米加工方法有胶体加工、热塑性挤出和热塑性注塑等。

比较先进的纳米加工方法还包括等离子体刻蚀和光刻等技术。

应用领域高分子功能材料的应用十分广泛，而其中最有代表性的领域应为电子材料、医疗材料、能源材料和环保材料。

1、电子材料高分子材料在电子行业上的应用主要体现在电子器件、光电子、电子线路等领域，其中比较知名的产品有OLED、柔性显示屏、光学增透膜、光伏设备等。

随着可穿戴电子等新兴市场的发展，高分子材料在电子领域的应用前景更加广阔。

2、医疗材料高分子材料在医疗领域中的应用主要包括仿生材料、生物医用材料和医用纤维素等。

例如，目前常用的心脏支架、人工关节等都是采用高分子材料制成的。

此外，高分子材料还可以用于制备人造血管、假体、血液透析材料等多种医用材料。

3、能源材料高分子材料在能源领域中的应用主要体现在燃料电池、太阳能电池等领域。

例如，聚合物电解质膜是燃料电池的核心部件之一，可以有效提高燃料电池的性能和使用寿命。

新型功能高分子材料的制备与应用高分子材料，是一类长链状分子或网络状结构的复合材料，具有良好的化学稳定性、物理性质、生物相容性等特点，因此在工业、医药、电子等领域中得到广泛应用。

近年来，高分子材料的应用领域不断扩大，并且在材料制备方面也不断创新，产生了许多新型功能高分子材料。

一、新型功能高分子材料的制备1、自组装法制备复合材料自组装法是一种利用分子之间的自组装能力制备复合材料的方法。

自组装法制备出的材料具有较高的比表面积和孔径分布范围，因此具有很好的催化、吸附和分离性能。

自组装法可以制备多种复合材料，例如：介孔材料、金属有机骨架材料等。

2、激光制备高分子材料激光制备是一种以激光为热源制备高分子材料的新技术。

这种方法可以制备出高分子微球、纳米颗粒等，具有高纯度、均一性和可控性优点。

同时，激光制备还可以使高分子材料在局部区域形成不同的物理、化学性质，实现多种不同功能的复合材料的制备。

3、电解还原法制备多孔高分子材料电解还原法是一种利用电化学法制备多孔高分子材料的技术。

通过调节电流密度和电解液 pH 值等条件，可以制备出孔径不同、孔隙率不同的多孔高分子材料。

这种方法可以制备出孔径为纳米级的多孔高分子材料，具有高比表面积、高可逆气体吸附性能等特点。

二、新型功能高分子材料的应用1、医用高分子材料在医药领域，高分子材料的应用十分广泛。

例如，生物降解材料被广泛应用于医用缝线、注射自降解填充剂、组织工程等领域；细胞培养与工程领域，高分子材料被广泛应用于组织工程、细胞培养基质、药物输送等应用中。

2、能源高分子材料在能源领域，高分子材料的应用也不断扩大。

例如，利用高分子材料设计新型离子液体和凝胶电解质，开发出新型电池和超级电容器等高效电化学器件；制备出柔性太阳能电池、柔性热电材料等。

3、环保高分子材料在环保领域，高分子材料的应用也屡见不鲜。

例如，利用高分子材料制备出有机催化剂，实现环境清洁剂的高效催化降解；利用高分子材料制备出具有高比表面积和可定向饱和吸附特性的吸附剂，实现废水和废气的高效吸附和处理等。

功能化高分子材料的制备及应用随着科技的不断发展，高分子材料作为一种复合材料，被广泛应用于各个领域，例如医学、电子、汽车、建筑等。

为了更好地满足市场需求和应用需求，功能化高分子材料的研究和开发成为了当下的热点。

一、功能化高分子材料的制备方法常见的功能化高分子材料的制备方法主要包括进口改性方法、化学改性方法和生物发酵法等。

1. 进口改性方法进口改性方法主要是通过对高分子材料的物理织构进行改变，来实现不同的功能化特性。

例如，通过改变高分子材料的表面形态和内部空气结构，可以增强其吸附性能、抗菌性能以及防水、防火、耐腐蚀等性能。

2. 化学改性法化学改性法主要是通过对高分子材料的化学性质进行改变，来实现不同的功能化特性。

例如，在高分子材料的聚合过程中加入不同的化学结构单元，可以增强材料的力学性能、耐腐蚀性能、耐热性能等。

3. 生物发酵法生物发酵法主要是通过利用各种微生物对高分子材料进行生物代谢，从而实现不同的功能化特性。

例如，利用细菌进行生物降解，将高分子材料转化为具有可持续性的生物材料；利用酵母菌对高分子材料进行发酵，可以制备出可降解、抗菌、防霉等性能的材料。

二、功能化高分子材料的应用功能化高分子材料的应用范围非常广泛，下面介绍几个常见的应用领域。

1. 医学领域在医学领域中，功能化高分子材料可以用于制作各种医疗器械、药物控释系统、组织工程等。

例如，利用生物降解的高分子材料制备可吸收缝合线和生物可降解的骨修复材料等。

2. 电子领域在电子领域中，功能化高分子材料可以用于制作电容器、电阻器、半导体、光纤、液晶及光学制品等。

例如，利用高分子材料的导电性能，可以制备出聚合物电解质及聚合物光伏电池等。

3. 汽车领域在汽车领域中，功能化高分子材料可以用于制作车内饰件、轮胎、减震器、车身材料等。

例如，利用高分子材料的耐热性能和抗震性能，可以制备出高性能轮胎和汽车零部件等。

4. 建筑领域在建筑领域中，功能化高分子材料可以用于制作建筑隔离材料、墙面涂料、屋顶防水材料等。

功能性高分子材料的设计与制备高分子材料是目前最活跃的材料研究领域之一，它涉及到广泛的应用领域，如电子、医疗、环保、航空航天、汽车、建筑、运动器材等领域。

在众多的高分子材料中，功能性高分子材料由于具有特殊的性能和功能，被广泛研究和应用。

在本文中，将着重介绍功能性高分子材料的设计与制备。

一、功能性高分子材料的特点功能性高分子材料具有特殊的性能和功能。

它们能够响应外部刺激，如温度、光、电场、磁场、pH值、化学物质等，产生相应的变化。

例如，温度敏感性高分子可以响应温度变化而发生相应的体积变化，从而实现智能材料的控制。

光敏性高分子可以响应光的照射而发生变化，从而实现光导控制。

另外，功能性高分子材料还具有较好的生物相容性和可降解性，可以广泛应用于医疗领域。

二、功能性高分子材料的设计功能性高分子材料的设计是一个关键的环节。

设计者需根据所需的功能和性能，确定合适的原材料和结构，以及检测方法等。

1.原材料选择常见的高分子材料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等，但这些材料并不具有特殊的性能和功能。

因此，设计者需要选择适合的原材料，以制备出具有特殊性能和功能的功能性高分子材料。

例如，选择具有良好温度敏感性能的N-异丙基丙烯酰胺（NIPAm）作为合适的原材料，可以制备出具有温度响应功能的温敏性高分子。

2.分子设计分子设计是指设计高聚物分子的组成、结构、交联度、分子量、分子量分布等因素，以调控其性能和功能。

例如，设计合适的交联度和极性基团数目，可以实现高分子材料的响应性能和亲水性。

此外，还可通过编程和组装设计高分子材料的结构，以实现其特定的功能。

三、功能性高分子材料的制备功能性高分子材料的制备是至关重要的，它直接决定了其性能和功能。

在制备过程中，需选择合适的方法和条件。

1.聚合制备法聚合制备法是制备功能性高分子材料的常用方法之一，包括自由基聚合法、阴离子聚合法、阳离子聚合法、自由基引发离子聚合法等。

通过控制聚合反应时间、温度、聚合物质量流率等条件，可以制备出具有不同性能和功能的高分子材料。

第一章1.什么是材料的功能，什么是材料的性能，举例说明。

第1 页材料的功能，从本质上来说是向材料输入某种能量和信息，经过材料的储存、传输或转换等过程，再向外输出的一种特性。

如化学性、导电性、磁性、光敏性、生物活性等。

材料的性能是指材料对外部作用的表征与抵抗的特性，如对外里的抵抗表现为强度、模量，对热的抵抗表现为耐热性，对光、电、化学药品的抵抗表现为材料的耐光性、绝缘性、耐化学药品性等。

2.功能高分子材料的制备方法以及各自的特点。

第 4 页方法：（1）功能性小分子的高分子化，高分子化学反应引入预期的功能基团。

功能性小分子的高分子化主要优点在于可以使生成的功能高分子功能基团分布均匀，生成的聚合物结构可以通过小分子分析和聚合机理加以预测，产物的稳定性高，但这种方法需在功能性小分子中引入可聚单体，从而使反应较为复杂，同时在反应中反应条件对功能基团会产生一定的影响，需对功能集团加以保护，使材料的成本增加。

例如，高吸水性树脂可以通过将亲水性基团的丙烯酸钠进行自由基聚合实现。

利用高分子化学反应制备功能高分子的主要优点在于合成或天然高分子骨架是现成的，可选择的高分子母体多，来源广，价格低廉。

但是在进行高分子化学反应时，反应不可能100% 完成，尤其是在多不得高分子化学反应中，制的的产物中含有未反应的官能团，即功能集团较少，功能基团在分子链上的分布也不均匀。

例如聚苯乙烯、尼龙、淀粉都可以作为高分子母体。

（2）通过特殊加工赋予高分子的功能特性。

许多聚合物通过特定的加工方法和加工工艺，可以较精确地控制其聚集状态结构及宏观状态，从而使之体现出一定的功能性。

例如，许多塑料可以经过适当的制膜工艺，制成具有分离功能的多孔膜和致密膜。

（3）通过普通聚合物与功能材料的复合，制成复合型功能高分子材料。

这种制备方法简便快速，不受场地和设备限制，不受聚合物和功能性化合物官能团反应活性的影响，适用范围宽，功能基团的分布较均匀。

但其共混体不稳定，在使用条件下（如溶胀、成膜等）功能聚合物易由于功能小分子的流失而逐步失去活性，如固定化酶。