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中国高分子科学的发展概况与趋势(1999,9)

时间:2009-12-22来源:未知 作者:admin 点击:
第1章 中国高分子科学的发展概况与趋势(1999,9) 刊于《跨世纪的高分子科学》丛书(含《高分子化学》,《高分子物理》, 《聚合物成型原理及成型技术》,《功能高分子与新技术》
  

    高分子功能材料的智能化,是指其功能可随外界条件的变化而有自动地调节、修饰和修复。高分子属于软物质,软物质的特点是对弱的外界影响(比如物质组成或结构的微小变化,施加于物质的瞬间的或微弱的刺激等),能作出相对显著的响应和变化。因此研究高分子的软物质特征,利用外场的变化来调节高分子功能的变化,发掘高分子的自适应性,寻找实现高分子功能材料智能化的途径,将是我们今后的另一努力目标。例如高分子凝聚态的有序结构极易受到外场的影响,如果采用温度场或剪切场使导电分子有序排列,则可成为各向异性的导电材料;如果此种各向异性的导电材料在外场(如电场)的作用下,能发生结构各向异性的反转,则会产生功能各向异性的反转,从而形成能在不同条件和不同方向上调节材料功能的智能性功能材科。
    在功能高分子的研究领域.我们还建议开展高分子生物学研究。仿效生物高分子结构有序与生物功能的关系开展合成高分子的研究,研究生物(酶)催化剂,合成高分子与生物分子的接枝改性材料和组织工程材料等。
    展望未来功能高分子和高分子新材料研究,我们应当提倡学科交叉和联系生产实践,大胆在学科交叉中开拓功能高分子研究的新领域,从社会需求和生产实践中提炼学术问题,创造新应用领域的高分子材料;在功能高分子和高分子材料的研究领域,应注意在开拓、探索之后进行“耕耘”,深入研究材料的功能及性能的原理及其与高分子的结构等因素的内在联系,从而提高功能高分子和高分子新材料的研究水平,进而探索和开拓高分子基础研究的新领域;在高分子新材料研究中要注意根据不同高分子的性质和使用要求,同时兼顾性能-价格比,进行新材料的分子设计和材料设计。
1.7高分子科学发展趋势与展望[9~12]
    高分子科学经过几十年的发展,虽然学科内涵已初具规模,并在人类社会的发展中产生了举足轻重的作用,然而高分子科学的研究内容、研究领域仍在随着人类社会的发展而迅速扩展。在这种扩展中,越来越多的学术问题等待着高分子科学家去发现、去研究、去掌握,从而为高分子科学的今后发展提供了无限的空间。在科学的整体发展中,高分子科学处于多种学科的交汇点上,涉及了物理学、数学、生命科学、电子学、各种工程学以及化学学科内部的其他分支学科,这更为高分子科学的发展提供了良好的学科环境。高分子科学与国民经济的发展密切相关,这更为高分子科学的发展提供了社会需求。因此,今后高分子科学的发展必将利用上述有利因素,从学科交叉中求开拓,从联系国民经济的实践中求发展。
    自然界已为我们制造了完美的高分子科学的样板——生命物质。凭着氨基酸、多糖、脂质体、核糖核酸等“生物大分子”的有序排列和有序组合,构成了各种奇特的“生命功能”和“生命材料”,其中的奥妙是值得高分子科学家研究和仿效的。因此向生命科学学习,研究生命现象中的各种高分子问题,将成为高分子科学发展的一个源泉。
    现在的合成高分子化合物是以石油资源为基础的,但世界石油资源总有枯竭的时候,高分子科学家不得不从现在开始注意为未来高分子化合物寻找新的资源,在这方面我们面临有两类资源是可以考虑的。其一是植物资源。植物的光合作用每时每刻都在合成着大量有机物质,其中有的本身就是可利用的高分子物质,如顺式聚异戊二烯、反式聚异戊二烯、纤维素、淀粉、木质素等,有的可能是潜在的合成高分子的单体资源。寻找将这些潜在资源变为合成高分子廉价原料的途径,充分利用植物直接合成的高分子化合物,将是今后高分子科学家的任务之一。探讨采用基因工程的方法,促使植物产生出更多的可直接使用的天然高分子,或可供化学合成用的高分子单体;采用生物催化剂或菌种,将天然的植物原料(如淀粉、木质素、榨糖废料等)制备成与合成高分子相似的结构或性质更优异的高分子,也将是今后高分子科学家跨学科研究的目标。这些由植物资源获得的高分子,不仅将扩大合成高分子的原料来源,而且得到的合成高分子还可能具有环境友好的特征,可以是生物降解的,可以是循环再生的。
    其二是由有机化合物以外的来源得到所谓的无机高分子。目前的高分子主链上的原子以碳为主兼有少量氮、氧等原子,因而称为有机高分子。无机高分子则泛指主链原子是除碳以外的其他原子。无机高分子可以有其他的原料来源。按元素性质判断,约有四五十种元素可以形成长链分子,目前报道的有全硅主链、磷和氮主链、硅氧及硅碳主链、全镓和全锡主链、硫磷氮和硫碳主链、含硼主链以及含过渡金属主链的无机高分子。其中主链全部是硅原子且具有有机侧链的聚硅烷应是最值得注意的一种无机高分子。地球上存在着大量的SiO2,虽然目前人类已掌握将SiO2转变成有机硅单体的方法,但能耗巨大。如能寻找更方便、更廉价的将SiO2转化成有机硅单体的方法.无疑将给高分子化合物开辟另一重要资源。
    研究高分子合成材料的环境同化,实现高分子材料的循环使用和再生利用,减少对环境的污染乃至用高分子合成材料治理环境污染,是今后高分子材料能否得到长足发展的关键问题之一。比如利用植物或微生物进行有实用价值的高分子的合成,在环境友好的水或二氧化碳等化学介质中进行化学合成,以及用合成高分子处理污水和毒物,研究、实现合成高分子与生态的相互谐调,是高分子科学今后发展中面临的杜会问题。
    未来高分子科学的内容将更丰富,涉及的学科知识将更宽。高分子科学的教育将更重要。为了开拓今后高分子科学的新领域,我们希望年青一代的高分子学者,在培养和学习阶段,要注意拓宽知识面.不仅要掌握高分子科学三个分支学科的知识,还要注意选择掌握物理学、生命科学、电子学、工程学等方面一门或几门基础知识,并注意掌握计算机技术,才能在今后高分子科学的研究中开拓前进。
    根据我国科研工作的具体情况.在今后高分子科学的发展中,我们推荐“创新、交叉、介入、实践”八字工作思路。创新,是对自己工作的要求,只有增强创新意识,才能提高学术水平,发展科学;交叉、介入、实践是实现工作创新的方法,是指吸取其他学科的知识为“我”所用,利用学科交叉产生新思路;运用高分子的知识。大胆介入其他领域,解决其他领域所面临的高分子新材料问题。从中开拓高分子研究新领域;重视实践中的问题,在解决应用性问题的过程中,注意提炼、升华学术同题,从中寻找发展高分子科学的新思路、新途径。
    在今后高分子科学的发展中,我们同样提倡产-学-研(产业、育人、研究)相结合的发展模式,也提倡基础研究一应用研究一产业化的学术界-产业界的联合方式,从而使我国高分子科学在国家发展中发挥更大的作用。
    展望21世纪,高分子科学工作者对高分子的认识必将更加深人,对高分子的掌握必将更加运用自如,高分子科学必将为人类社会做出更加丰富多彩的贡献。
    参考文献
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