高分子材料的应用特点篇1

关键词：信息材料；案例教学

一、引言

信息材料是信息技术的基石，在现代材料科学中占有非常重要的地位，其研究和应用在进入21世纪后得到了蓬勃的发展。信息材料的涵盖非常广泛，包括信息的获取、处理、存储、显示整个信息链过程中涉及的各种材料。随着信息技术、材料技术的进步，信息材料处于越来越重要的地位，国内外一流大学，如美国麻省理工大学、哈佛大学，国内清华大学、上海交通大学、北京邮电大学等纷纷将信息材料类型课程纳入教学内容。信息材料的课程教学在研究生教育课程体系中，包含多门课程，如《功能材料》、《信息材料学》、《电子材料》、《半导体材料》等，形成了内容联系紧密的系列课程，占据了材料科学与工程教学课程体系中非常重要的部分。

信息材料紧贴信息技术，其学习过程中材料的成分、结构、工艺、性能教学主线必然要和相关的信息技术和电子器件密切结合。传统的信息材料相关课程课堂教学模式，以材料的基础理论的讲授为主，教学主线多围绕材料“成分-结构-工艺-性能”传统主线，与信息技术器件应用和最新科研成果的结合不够紧密，教学环节中的“应用性”、“研究性”、“探讨性”、“创新性”不够突出。

二、信息材料案例教学国内外研究现状

国外信息材料课程主要是适应近三十年来信息技术的突飞猛进，结合各自的科研特色所开设，其教学内容和教学模式多贴近各自科研实际和科研项目。如美国麻省理工学院（MIT）开设有《Electrical，Optical，andMagneticPropertiesofMaterials》和《SpecialProblemsinElectronic，PhotonicandMagneticMaterials》课程，哈佛大学开设有《AnIntroductiontoElectronicMaterialsforEngineers》、奥克兰大学开设有《ElectronicMaterialsandTheirApplications》课程等。

国外案例教学的历史悠久。在古希腊、罗马时代，就萌发了原始形态的案例，产生了案例教学的雏形。著名的古希腊哲学家、教育家苏格拉底开创的“问答式"教学法，就带有创设问题情境引导学生思考如何解决问题的特点，这是案例教学的萌芽。19世纪后期，哈佛法学院在法学教育之中，使用的案例教学以法院判例为教学内容，在课堂上学生充分地参与讨论，考试是以假设的判例作为考试题目。这被认为是现代案例教学的开始。哈佛商学院于1921年正式推行案例教学。自此之后，案例教学在世界范围内受到了学术界和教育界的重视和支持，开始了近代对案例教学的研究。

在国外，信息材料课程在开设之初便引入了案例教学模式。美国麻省理工大学（MIT）在开设《Electrical，Optical，andMagneticPropertiesofMaterials》课程时，便在授课中采用了以电、光、磁特定电子器件的应用提出问题，从材料的结构分析问题，最终以材料的性能解答问题的教学模式。这便是案例教学组织教学内容的典型代表。奥克兰大学和哈佛大学都在教学课时中设置大量研讨课程，就具体案例进行针对性研讨，从中锻炼学生的自主思维和创新思维能力。由于案例教学的效果明显，而且国外大学在科研中成果突出，可借鉴的案例众多，促使国外各大学纷纷建设信息材料教学案例体系，用于辅助课程教学，成果显著。

国内的信息材料课程多在上世纪末才开始开设。如清华大学开设《电子材料导论》研究生课程，北京邮电大学开设《电子材料》研究生课程，上海交通大学开设《功能材料学》研究生课程等。国内各高校案例教学的推广较晚。国内最早的案例教学是在工商管理MBA教育中开展的。由于案例教学独特的教学效果，使得案例教学的功效日益为我国教育界所认同，近年来逐步纳入许多高校的教改计划，在许多学科教学中渐渐频繁运用，并取得一定成效。案例教学法成为教育理论界与实践界共同的“新宠”。但是，由于我国信息材料课程开设时间较短，且各学校信息材料课程多为门数较少，相互关联较弱，在案例教学引入时，往往只有较少的1-2个案例，作为课程的辅助部分，其案例教学的涵盖面太少，不成体系，效果并不明显。

三、信息材料案例教学体系设计思路

我国信息材料课程体系、课程案例教学、可采用的案例，较之国外大学还有较大的差距。主要问题在于信息材料课程不成体系、相互间联系不够密切、案例数目过少、没有系统的案例库。因此，在进行信息材料案例教学体系设计时，明确教学案例需要同时为涉及信息材料及其相关基础知识的多门课程提供支撑，如《材料物理》、《信息材料学》、《电子材料与器件》、《功能材料》等，建成可同时为多门课程提供案例教学素材的案例库。

在案例设计时，突出面向应用面向实践特色。信息材料的突出特色有以下两点：一是和信息技术以及电子器件的发展息息相关。二是和授课高校的科研实际密切相关。因此在信息材料的课程教学内容中必须突出面向应用，案例教学所采用的素材案例必须是最新并已经应用，在工业和生活中可见的技术及器件，此外应当结合本校科研实际，借助本校已有的科研条件，设计实践案例教学环节，让学生动手制备和表征信息材料，这样才能真正激发学生的兴趣，培养学生的创新能力和实际工程能力。

四、信息材料案例教学体系设计

（一）案例教学主线

围绕信息技术“信息获取-处理-存储-传递-显示信息链”主线，以每个信息链环节中涉及的典型器件为案例，再围绕材料的成分设计、制备工艺、应用特点、发展前景构建典型案例，形成案例体系，为信息材料系列课程案例教学服务。

信息材料教学内容围绕信息技术中所涉及的各种器件及其所用材料展开，因此按照信“信息链”主线组织案例教学体系是较好的教学模式。具体案例建设实例如围绕信息获取材料，建设红外辐射探测材料与器件、量子肼探测材料与器件、热探测材料与器件教学案例；围绕信息处理材料，建设半导体二极管集成电路材料、光子/声子晶体材料教学案例；围绕信息存储，建设铁氧体磁粉硬盘存储材料、硒碲化合物光盘存储材料教学案例；围绕信息传递材料，建设铝绞线电缆通信材料、石英光纤通信材料教学案例；围绕信息显示材料，建设电场发射显示材料、等离子激发显示材料、有机电子发光显示材料、液晶受光显示材料教学案例。每个案例按照材料的“成分-结构-工艺-性能-器件-应用”展开研讨式或者实验设计和实施实践教学。

（二）案例教学体系结构

信息材料系列课程，如《材料物理》、《信息材料学》、《电子材料与器件》、《功能材料》、《半导体材料》等，既有共叉教学内容，又根据授课目的各有侧重和区分，这是信息材料系列课程的固有特点。在案例教学体系中，既要争取同一案例素材可以为多门课程所用，又要针对各门课程，进行同一案例素材的特色建设。如半导体材料作为信息材料基石，典型半导体材料器件，如单晶硅p-n结，在《信息材料学》、《电子材料与器件》、《半导体材料》三门课程中都可以作为案例分析教学，但可根据课程特色，在同一个案例中分析教学侧重不同，按照侧重点为材料导电基本原理、材料成分结构分析、材料性能特点和材料器件应用特点细化建设案例，将之建设成为可以选择不同侧重点为不同课程服务。应当具体分析，明确可为多门课程服务的共性案例和为专门课程服务的特色案例之间的关系，两者在案例教学体系中所占比重应根据根据服务课程的体系结构设定。

（三）实践案例设置及比重

教学案例组成要素可分为三个：基础知识讲解、案例解析或研讨、案例实践。三者相互联系，只有三个要素各自在教学案例中所占权重合理，案例教学才能够收到较好的效果。现有的信息材料系列课程案例教学方法多以课堂授课、课堂研讨为主，不能很好的适应面向应用，注重工程实际的特点。因此，在案例教学体系设计中需要针对性重点开展实践案例建设。结合授课院校的现有科研条件、学生创新实践基地硬件条件和外部支撑条件（校企合作教学科研平台、各类重点实验室等），选取材料制备和应用难度较小的典型材料案例，如电介质材料及电容的制备、磁性材料的的制备及性能表征等，作为实践教学案例进行建设，分析实践环节中实验设计、实验实施、实验结果分析、实验和应用的联系评价四个环节在实践案例中的权重及相互关系，让学生自主研讨、设计材料成分、制备材料和简单器件、考核材料和器件性能、分析总结心得体会。通过实践案例教学更好的培养学生的动手、创新思维和面向应用的能力。实践案例在教学案例体系中所占比例应不低于30%。

五、信息材料案例教学体系建设办法

信息材料案例教学体系建设宜采用学习借鉴-结合科研-特色建设-研讨和实践结合的具体做法。第一，借鉴国外一流大学信息材料系列课程的案例，如麻省理工学院、奥克兰大学等学校信息材料教学案例，学习其组织形式、案例分析手段、教学目的和效果评价手段；第二，在进行案例建设前明确结合科研项目及科研方向指导思想，依托现有科研基础和科研条件建设课堂教学和实践教学案例；第三，建设过程中，结合高校自身信息材料系列课程的教学需求、人才培养需求和学科特色，突出教学案例体系特色建设；第四，在案例建设中，合理分配课堂研讨案例教学和动手实践案例教学的比例，重点建设实践案例教学，使案例体系更加符合面向应用需求。

六、结束语

案例教学已经成为我国高等院校信息材料系列课程教学的重要组成部分，但目前突出的问题是不成体系，效果不好。本文针对信息材料系列课程，论述了可同时服务多门课程的教学案例体系的设计基本思路、案例体系主线设计、体系结构设计、实践环节设置和建设办法。该教学案例体系可为多门信息材料课程教学服务，有助于强化课程与实际应用的联系，提高学生的科研能力、创新能力和解决实际问题的工程能力。

[参考文献]

[1]丁育林.案例教学与创新人才培养[D].东南大学硕士学位论文，2005。

[2]许丹.案例教学中的学生行为分析[J].江西财经大学学报，2008，（6）：113-117。

高分子材料的应用特点篇2

【关键词】聚乙烯丙纶高分子防水卷材；水溶性聚氨酯防水涂料；SBS改性沥青防水卷材；施工技术

1技术特点

合成高分子卷材具有抗拉强度高、断裂伸长率大、抗撕裂强度高、耐热性能好、低温柔性好、耐腐蚀、耐老化以及可以冷粘施工等优越性能，经工厂机械化加工，厚度和质量保证率高，可采用冷粘铺贴、焊接、机械固定；高聚物改性沥青卷材克服了沥青卷材温度敏感性大、延伸率小的缺点，具有高温不流淌、低温不脆裂、抗拉强度高、延伸率大的特点，而且材料来源广泛，按要求厚度一次成型；水溶性聚氨酯防水涂料抗拉伸强度高、断裂延伸率大、低温柔韧性较好，绕10棒弯180°在-10°下无裂纹、不透水性较好、固体含量大、干燥时间短的特点。通过实践应用、创新研究、分析总结，水溶性聚氨酯防水涂料与高聚物SBS改性沥青防水卷材、聚乙烯丙纶高分子防水卷材搭接紧密，无渗漏、滴水等现象。

2适用范围

特适用于不同建筑防水标准，新建、改建、扩建工业与民用建筑SBS改性沥青防水材料与聚乙烯丙纶高分子防水卷材的接头处理施工，尤其适合防水、环保等级要求较高的建筑防水工程使用。

3工艺原理

“高分子与SBS防水材料搭接处理施工技术”是通过水溶性聚氨酯防水涂料，使GBS聚乙烯丙纶高分子防水卷材与SBS改性沥青卷材防水卷材进行搭接的施工方法。由于水溶性聚氨酯防水涂料自身的液体特点，使得与SBS及聚乙烯丙纶高分子卷材有较强的粘附力，固化后的涂膜强度和弹性可弥合由于基层、卷材变形而引起的基层裂缝。

4施工工艺流程及操作要点

施工准备基层清理SBS高聚物改性沥青防水卷材基层处理聚氨酯涂料施工聚乙烯丙纶高分子防水施工聚氨酯涂料施工闭水试验检查验收验收。

5操作要点

5.1找平层施工

5.1.1材料及要求

水泥：强度等级32.5矿渣硅酸盐水泥；砂：中砂，含泥量不得大于3%，不得含有有机杂质，级配良好；找平层砂浆配合比为1∶3（重量比），厚度20mm。

5.1.2施工工艺

1）基层清理：将找坡层表面的松散杂物清扫干净，突出基层表面的灰渣等粘接杂物要铲平，不得影响找平层的有效厚度。

2）洒水湿润：抹找平层水泥砂浆前，适当洒水湿润基层，利于基层与找平层的结合。

3）冲筋、贴饼定标高：按1.5m间距贴灰饼，然后按流水方向以间距1.5m冲筋。

4）铺装水泥砂浆：按分格块铺设砂浆，用刮杠靠冲筋条刮平，找坡后用木抹子搓平，用铁抹子压光，待浮水沉失后，以人踏上去有脚印但不下限为度，再用铁抹子压第二遍即可。

5）分格缝：找平层按不大于6m设置10mm宽分格缝，并用密封膏封严。

6）养护：找平层抹平、压实以后24h可浇水养护，养护期为7天，经干燥后铺设防水层，切忌大水冲刷养护，应洒水养护。

5.2基层处理

防水层施工前，先将基层表面的杂物、砂浆硬块等清扫干净，并用干净的湿布擦一次，经检查基层无不平、空裂，起砂等缺陷，方可进行下道工序。

6材料及设备

6.1防水材料简介

6.1.1SBS改性沥青卷材：

弹性体（SBS）改性沥青防水卷材是以聚酯无纺布或玻纤毡为胎基，聚乙烯一丁二烯一苯乙烯（SBS）热塑弹性体为改剂，表面覆以聚乙烯膜、铝箔膜、砂粒、彩砂、页岩片所制成的建筑防水卷材。具有很好的耐高低温性能，可以在-25～+90℃温度范围内使用，有较高的弹性和抗疲劳性，以及较高的伸长率和较强的耐刺穿能力、耐撕裂能力。

6.1.2GBS聚乙烯丙纶高分子卷材

使用聚合物水泥粘贴，可在雨天（含水率50%以上）施工。GBS聚乙烯丙纶复合防水卷材不受基层含水率低于9%的限制，保证施工进度。

严禁使用含有有机溶剂的胶粘剂。如：玛碲脂、冷胶料、焦油型聚氨酯、氯丁胶水、丁基橡胶水、聚氯乙烯油膏等。不能与沥青卷材、改沥青卷材直接配合使用，与其他类防水材料配合使用时，必须做好界面处理，并且能够保证使用水泥胶和低粘度聚氨酯进行粘接。两层卷材及卷材接缝的粘接不能使用水乳型和水溶型胶粘剂（水分无法挥发）。

全部选用同一生产厂家的统一等级的产品，抽取5卷进行规格尺寸和外观质量检验，进行复试的卷材将卷材切除距外层卷头300mm后，顺纵向切取1000mm*1000mm的两块，一块作物理性能检验用，另一块备用。

6.2作业条件

6.2.1防水卷材分类、分开存放，自然、安全环境符合存放要求，防水施工前，基层应坚实、平整、干净、干燥，处理剂应配比准确，并应搅拌均匀；喷涂或涂刷基层处理剂应均匀一致，待其干燥后应及时进行卷材、涂膜防水层和接缝密封防水施工

6.2.2卷材合格证、准用证、检验报告、复试报告齐全，材料现场见证取样送检合格。防水施工单位资质齐备，现场管理人员和操作人员持证上岗，施工人员操作时要穿工作服，软底鞋并带手套。

7安全措施

7.1防水施工所有的材料均属易燃物，贮存、运输过程必须严禁烟火，在现场施工时，设专人看护，发现火情，立即报警。现场喷灯，专人使用，不能随意点火。现场必须配备相应的消防器材。

7.2施工人员必须穿软底鞋，不得穿硬底鞋或带钉子的鞋进入施工现场，并应配备相应的保护用品，带好安全帽。

7.3所有洞口临边防护按安全交底执行。

7.4施工人员必须戴好安全带及安全帽。

8效益分析

8.1沈阳奥园广场一期C区工程经济效益

高分子与SBS防水搭接部位防水，施工面积为245，施工期间无质量及安全施工；较其它不同材质防水卷材处理方法相比，施工简便、快捷，环保节能，且目前无标准做法可借鉴。经采用本技术，节约各项费用共6.3392万元。

8.1.2质量方面：

高分子与SBS防水搭接技术中，充分发挥了水溶性聚氨酯防水涂料各项物理性能特点，确保了防水工程质量，做到了安全可靠、经济合理；

8.1.3工期方面：

高分子与SBS防水搭接部位处理措施能节省工期月10天。

8.1.4社会效益：

本技术较其它不同材质防水卷材搭接处理方法相比，解决了目前尚无两种不同材料平面搭接处理借鉴的方法，且施工较传统方法简单，可靠性强，社会效益和环境效益明显。

9结语

水溶性聚氨酯防水涂料自身的液体特点，使得与SBS及聚乙烯丙纶高分子卷材有较强的粘附力，固化后的涂膜强度和弹性可弥合由于基层、卷材变形而引起的基层裂缝，通过水溶性聚氨酯防水涂料，SBS改性沥青防水卷材与聚乙烯丙纶高分子防水卷材组合，三者形成了稳定性较强、新型的复合型防水搭接技术。为类似工程施工，提供借鉴。

参考文献：

[1]《聚合物乳业建筑防水涂料》JC/T864-2008

[2]《弹性体改性沥青防水卷材》GB18242-2008

[3]《高分子防水卷材第一部分.片材》GB18173-2012

[4]《建筑施工安全检查评分标准》JGJ59-2011

[5]《建筑工程施工安全技术操作规程》

[6]《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005

高分子材料的应用特点篇3

关键词：高分子材料；导电；2000年诺贝尔化学奖；掺杂乙炔

说到导电高分子材料，我们就不得不谈谈其构成，导电高分子是由具有共轭π键的高分子经过化学或者电化学“掺杂”，使其由绝缘体变为导体的一类高分子材料。也有一些人认为，某一类具有导电功能（包括半导电性、金属导电性和超导电性）、电导率在10-6S/m以上的物质与高分子聚合物混合后的产物也可以称之为导电高分子材料。

导电高分子材料的特点：

第一，室温电导率范围大，导电高分子材料的电导率可以在绝缘体与半导体导电区间内变化。目前为止，任何一种高分子材料都不能进行比拟，拥有很广阔的前景，可以用于线路信号的屏蔽、特种导线的选材、防静电等一系列用途。

第二，绝缘体与半导体之间转换完全可逆，由于其是由共轭π键的高分子经过化学或者电化学“掺杂”，将绝缘体变为导体的高分子材料，因而将导电高分子材料通过特殊技术，将其“脱杂”，就可以变成绝缘体，将其“掺杂”，就可以成为半导体，这也是导电高分子材料的一大特性。

第三，绝缘体与半导体之间氧化还原完全可逆，一切物质的反应都伴随着能量的变化，而所有的物质都会进行氧化还原反应，而导电高分子材料在掺杂、“脱杂”过程中，发生了氧化反应与还原反应，因此，其氧化还原也是完全可逆的。

总的来说，导电高分子材料由于具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜以及电导率可在十数个数量级的范围内进行调节等特点，不仅可成为多种金属材料和无机导电材料的替代品，而且已成为工业部门和尖端技术领域不可缺少的一类高分子材料。在黑格等人才发现第一个导电的高分子材料后，科学家们又相继开发出了聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物等能导电的高分子材料。

导电高分子材料的用途：

导电高分子材料具有良好的导电性和电化学可逆性，可用作充电电池的电极材料。利用聚乙炔薄膜制作的可充电电池，经300次循环充放电试验后，充放电效果依旧没有明显的衰退，这样的试验足以说明导电高分子材料已具有商业应用价值。而美国科学家Jeskocheim利用聚吡咯和聚氧化乙烯固态电介质膜试制了光电池试验后，更加向我们证明了这种重量较轻、易成形、工艺简单，并能生成大面积膜，且绿色环保的导电高分子材料具有十分诱人的发展前景。

经过世界范围内科学家们多年的广泛研究，导电高分子材料在新能源材料方面的应用已获得了很大的发展，但离实际大规模生产应用还有一定的距离。由于其加工性不好、价格较其他的导电材料昂贵、稳定性不高等因素，并没有很快地进入大众家庭中。

导电高分子材料通常分为复合型和结构型两大类：

第一，复合型导电高分子材料。由通用的高分子材料与各种导电性物质通过分散聚合、层积复合或表面形成导电膜的方式制得。常用的导电填料有炭黑、金属粉、金属箔片、金属纤维、碳纤维等。其由于复合方式的不同又可分为表面镀膜型（将金属等导电材料通过各种工艺方法涂覆于聚合物材料的表面，使其形成具有导电特性的聚合物材料）和复合填充型（通常在绝缘体中加入导电性填料，填充剂采取一定方法而制得）。主要品种有导电塑胶、导电纤维织物、导电涂料以及透明导电薄膜等。其性能与导电填料的种类、用量、粒度和状态以及它们在高分子材料中的分散状态有很大的关系。

第二，结构型导电高分子材料。是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料。根据电导率的大小又可分为高分子半导体、高分子金属和高分子超导体。导电高分子材料的结构特点是必须要具有线型或面型大共轭体系，在热或光的作用下通过共轭π电子的活化而进行导电，电导率一般在半导体的范围。采用掺杂技术可使这类材料的导电性能大大提高。例如，掺杂乙炔结构型导电高分子材料用于试制轻质塑料蓄电池、太阳能电池以及传感器件等。但目前这类材料由于技术不成熟，还存在各种问题，尚未进入实用阶段。

在电子工艺方面，导电高分子材料取得了突破性的进展：

第一，电解沉淀中的应用。以往使用沉淀方法印刷电路的过程中，首先在基板上镀上一层金属铜，过去的沉淀方法需要催化剂才可完成，而这些催化剂往往有毒。而现在，使用新型导电高分子材料，如将聚吡咯作为预涂层，涂在基板上，可以避免以上的问题，且无毒、加工简单、附着性好、沉淀在涂层上的金属不易剥离，还可以实现穿孔电镀。

第二，在电容器上的应用。在两电极间加入高分子固体电解质，施加一低于电极和电解质分解电位电压的直流电压，通过电流的导通作用使离子向一端电极移动，从而使电解质和电极之间形成双电层，这种双电层具有容量大的特性，可作为高容量的电容器。

第三，传感器方面的应用。在固体电解质中有许多材料对离子的透过具有选择性，因此高分子固态电解质薄膜两侧如果出现了某种特定离子的浓度差，通过测定其产生的电动势，就能将高分子固体电解质用作离子传感材料。这种传感材料同时具有不必活化、响应速度快、重现性好、内阻小、稳定性好等优点。

在美国和欧洲，导电高分子聚合物的回收已经从90年代的机械回收发展到原料回收和焚烧能量回收一体化。相比之下，我国在该领域的起步较晚，随着对导电高分子材料导电机理研究的不断深入，由于导电高分子复合材料具有极强的可设计性，在我国一般采用以下两种方法回收废弃材料：

第一，物理法回收利用废旧导电高分子材料，对废旧高分子材料经收集、分离、提纯、干燥等程序之后，加入稳定剂等各种助剂，重新造粒，并进行再次加工生产的过程。对于导电高分子材料来说，物理法是最为合适的方法了，早在导电高分子材料的生产公司在单体的选择、合成、材料的制备阶段就考虑到材料使用后可回收利用性，制备易于解聚、降解、可循环再生利用的导电高分子材料。为材料使用后的降解、解聚创造条件。

第二，通过燃烧废旧导电高分子材料的能量回收。

在不久的将来，功能强大的导电高分子材料必然会广泛应用于各个领域，势必会产生越来越多的聚合物废料。充分利用资源和减少环境污染是人们使用这一材料的最终目的，在世界能源日趋紧张的情况下，循环利用显得更为重要。我们应将更加致力于材料的循环研究，应用产品开发、现有技术的改进、设计和优化等，消除这一类物质对环境的影响。

参考文献：

[1]齐宝森，张刚，栾道成.新型材料及其应用[M].哈尔滨工业大学出版，2007.

[2]王建国，刘琳.特种与功能高分子材料[M].中国石化出版社，2004.

[3]董炎明，朱平平，徐世爱.高分子结构与性能[M].华东理工大学出版社，2010.

作者简介：刘宇航（1995―），男，辽宁兴城人，沈阳理工大学。

高分子材料的应用特点篇4

关键词：功能高分子材料；研究现状；发展前景

一、功能高分子材料的概念及开发意义

功能高分子材料，是指具有一定传递或存储物质、信息及能量作用的高分子和高分子复合材料。这使得功能高分子材料不仅具有原来的力学性能，同时还兼具如光敏性、导电性、化学反应活性、生物相容性、选择分离性、能量转换性等一系列其他特定性能。按照其功能划分，功能高分子材料主要可分为4类：①物理功能：具体包括超导、导电、磁化等功能；②化学功能：具体包括光的聚合、降解、分解等；③生物功能：具体来说包括生理组织及血液的适应性等；④介于化学、物理之间的功能：主要是指高吸水、吸附等功能方面。

功能高分子材料由于具备特殊的功能，受到了各个领域的广泛重视，特别是其不可替代的诸多特性都为很多领域的技术进步提供了基础和前提，甚至已经因此而诞生出了一批先进的、符合社会发展潮流的新产品。因此，当前各国都加大了对功能高分子材料的人力物力财力投入，面对时间各国的竞争，我国也需要尽快加大对功能高分子材料的研发力度，从而摆脱我国国防、电子、医药和其他尖端领域严重依赖国外功能高分子材料市场的困境。

二、功能高分子材料的研究现状分析

目前针对功能高分子材料的研究和应用现状，主要集中于功能高分子材料的光功能、电功能、生物功能以及反应型功能应用这几个方面：

1.光功能高分子材料

目前的光功能功能高分子材料的研究和应用主要体现在光固化材料、光合作用材料、光显示用材料以及太阳能光板这几个方面，这些具体的应用能通过对光的吸收、储存、传输、以及转换功能，实现对光能的有效利用。例如，目前已经能够通过光功能高分子材料的运用实现光传导来帮助植物的光合作用。此外，运用光功能高分子材料实现手机的太阳能充电也已经成为现实。

2.电功能高分子材料

电功能高分子材料，除了具备良好的导电性能外，其电导率还能根据应用状况的不同，在半导体、金属态和绝缘体的范围进行变化。此外，由于电功能高分子材料一般密度较小、易于加工，同时具备良好的耐腐蚀性，在当前的工业领域中也被广泛的应用。

3.生物功能高分子材料

生物功能高分子材料在生物领域被广泛的应用。如常见的有，由生物功能高分子材料所制成的人体植入物（视网膜植入物、脑积水引流装置等）以及人体义肢等。

4.反应型功能高分子材料

这种高分子材料是一种具备很强化学活性的高分子材料，能够有效的促进化学反应。它是通过对构建高分子骨架，并将小分子反应活性物质通过离子键、共价键、配位键或物理吸附作用进行骨架填充，以实现高分子功能才能的强化化学合成与化学反应的效果。

三、功能高分子材料的发展前景及趋势分析

功能高分子材料具备很多优势特征，这些都使得其更加符合经济发展和社会发展的需求，这也使得功能高分子材料的研究工作在各国的竞争中日益白热化。而去随着投入的不断深化，和技术的不断完善。新型功能高分子材料必然在我们的尖端科学及日常生产生活中扮演越来越重要的角色。功能高分子材料的几种发展趋势。

1.复合高分子材料

目前，功能高分子材料正逐步由均质材料向着复合高分子材料的方向发展，同时其材料的功能也向着多功能材料的方面发展。复合高分子材料往往是在一种基体材料（如金属、陶瓷、树脂等）上，加入增强或增韧作用的高聚物，再通过将多相物复合成一体，就形成了新的复合高分子材料，这种高分子材料能够充分发挥各相的性能优势，因此具有广泛的发展应用前景。在今后的发展中，航天科技、医疗卫生、生活家居、甚至汽车制造等领域，都需要各种高性能的复合高分子材料。

2.环境友好型高分子材料

经济的粗放发展，给整个地球h境都带来了深重的灾难，而随着人们对环保问题的日益重视，各国对各种材料的生态可降解性要求也日益突出。因此，环境友好型高分子材料的开发和深入研究工作，也引起了各国的重视。当前，生物降解技术和环境友好型高分子材料技术大多掌握在发到国家，我国目前还处于追赶阶段。随着世贸组织对环保观念的更加重视，环境友好型高分子材料在产品中的应用优势也将日益显著，为了把握这一趋势，我国要积极开发研究出有自主知识产权的生物降解技术和环境友好高分子材料。

环境友好型高分子材料，通过易水解的高分子的作用在各种生物酶的作用下，能够加速材料的水解反应，帮助材料进行生物降解。这种高分子材料目前研究的重点方向在理化性能、生物相容性、降解速率的控制以及缓释性等方向。

3.隐身性能高分子材料

隐身性能高分子材料的研究应用主要在军事领域，其也是当前各国的尖端军事技术的研究方向之一。以往的隐身材料多采用超微粒子和细微粉，实践证实，通过吸收衰减层、激发变换层以及反射层等多层材料的微波吸收，能够取得一定的吸波效果，达到隐身的目的。但是，由于材料制备复杂，且雷达技术的日益发展，给隐身技术提出了更高的挑战。此后，隐身性能高分子材料必然是向着厚度更小、质量更轻、功能更多以及频带更宽的方向发展。

高分子材料的应用特点篇5

中图分类号：TU761.1+1文献标识码：A

防水防渗施工技术方案的提出与设计包括三个重要的环节：防水部位，选择防水材料，细节构造和节点作法。其中选择防水材料是当今备受关注的一个环节。防水防渗作为一项重要的施工技术。防水防渗的施工技术方案的设计要结合防水材料进行总体的构思。防水防渗方案的设计的核心是根据确定的防水等级提出防水设防的要求。目前创新型的建筑防水防渗材料已然形成多类型、多品种格局。因此设计人员在进行防水防渗设计时还将面对另一个问题，那就是如何正确掌握和应用这个防水防渗的施工设计技巧和技术。

1防水防渗等级设计和设防要求

1.1防水防渗等级设计

（1）特别重要的民用建筑和对防水方面有特殊要求的工业的建筑体；

（2）较为重要的工业和民用建筑体或高层建筑；

（3）一般的工业建筑和民用建筑；

（4）非永久性的建筑。1.2防水防渗的设防要求根据对应的四个等级设计，分别有一下四种设防要求：一是三道或者是三道以上的防水防渗设防，其中的一道应该是合成高分子的防水卷材，并且要求只能有一道是厚度在不小于2mm的合成材料的高分子防水的涂膜。二是需要两道防水防渗的设防，其中应有一道是合成高分子的防水卷材。当然也可以采用通用的压型钢板进行这一道防水防渗的设防。三是一道防水防渗设防或者两种防水防渗的材料复合使用。四是只需设置一道防水防渗的设防即可。

2新型的防水防渗材料

2.1新型防水防渗材料种类

目前，新型防水防渗材料主要有高分子防水型卷材、密封材料、改性沥青卷材、沥青防水卷材、堵漏材料。（1）高分子防水性卷材该卷材集成了高分子防水卷材和自粘卷材的优点于一身，大大提高防水材料的抗穿刺、自愈、耐候、耐高低温等诸多性能，物理性能也更优异，化学性能更稳定。

（2）密封材料相对起步较晚，但是最近几年来发展的就比较快速。密封材料通常应具有较好的物理和机械性能、回弹性高、变形小、压缩永久、密封可靠、加工方便以及使用寿命长。硅橡胶密封剂具有耐高温和低温、耐真空、耐辐射、无污染、无毒；聚硫橡胶密封剂则具有十分不错的耐航空燃料性能，还有就是耐高温、耐摩擦、耐高压、耐压，这些都是密封材料行业的主流密封材料方向，密封材料的质量很重要，直接影响防水防渗的最终效果。

（3）我国建筑的渗漏现象相对比较严重。渗漏一般是由于材料、施工、设计、管理四个大因素造成的。而想要在这四大因素方面着手才是解决渗漏问题的关键。笔者认为，作为建材部门，提供并生产防水防渗材料，应该大力的发展并推广新型的防水材料。提高中高性能产品在防水防渗材料中的比例。确保产品质量，是我国防水防渗材料市场以及整个行业的重中之重和当务之急。

2.2设防道数对防水防渗材料的厚度要求

防水等级在第一等和第二等的建筑中由于需要两道以上的防水防渗设防，在材料的选用上必然会需要复合。这一点有利于防水防渗功能发挥作用的优势互补，但是为了能够避免不相融合的防水防渗材料复合使用和简便施工，我们应当尽量考虑使用同种防水防渗材料叠层的作法。比如，在第一等级的建筑中使用两道高聚物改性沥青卷材、一道高聚物改性沥青涂膜就相对比较合适。又比如，在第三等级的建筑物中虽然只是使用一道防水防渗的设防，然而在材料种类和使用的方法上还是有很多选择余地的。为了简便施工应当尽量的单独使用一种防水防渗材料，只有当某些建筑物对防水防渗材料提出较高要求的情况下，才采用两种防水防渗材料复合使用。而符合使用的两种防水防渗材料的厚度可以按照行业标准厚度的下限值进行适当的提高。2.3新型防水防渗材料发展目标

依据我国化学建材协调组制订的《国家化学建材产业“十二五”发展规划纲要》，我国新型防水防渗材料的发展目标有以下几点：

一、重点发展改性沥青油毡，积极发展高分子防水卷材，适当发展防水涂料，努力开发密封材料和堵漏材料。

3不同情况的防水方案设计

3.1本工程防水施工项目主要包括：

（1）地下室防水施工；（2）屋面防水施工；（3）卫生间防水施工；（4）阳台防水施工。

3.2材料准备及技术质量要求

（1）地下室里面所有一切的防水防渗材料，都必须有经过我国人防质监部门统一标准认可并发有准用证的防水防渗材料。

（2）地下防水、卫生间防水防渗工程中所用的防水防渗材料都必须有通过国家质量检验过的产品使用合格证书以及性能检查报告，材料的规格、品种、性能等应当符合我国现行的国家产品标准以及设计要求。不合格的材料则坚决不得在建筑工程中使用。

（3）屋面工程中所采用的防水防渗、保温隔热的材料应有相关的产品合格证书以及性能检测报告，材料的品种、规格、性能等都应该符合我国现行的国家产品标准以及设计要求。

（4）防水材料的复试、质量把关。所有的应用于防水防渗工程中的材料，其中包括粘接大的专用胶，都必须及时送到材料实验室先进行材料复试的检验，检验合格以后，才可以应用于防水防渗的工程中。

（5）地下室、底板、地下室外墙这些地方所采用的防水抗渗的混凝土都应该提前拿到材料实验室，进行配合比实验报告，等待报告出来，报监理审批。

3.3技术交底及操作技术工人要求

（1）防水防渗施工前，技术、质量、管理人员都应该首先要对防水防渗的设计要求十分熟悉，对施工方案、施工规范、技术要求要进行充分学习，领会透。作到心中有数，技术、质量验收标准明确。

（2）防水防渗工程作为特殊的控制过程的一项工程，其中的操作技术工人必须有防水防渗特殊作业工种应该具备的上岗证，如果是无证人员那么坚决不允许上岗。

（3）防水防渗施工前，本工程的施工技术的负责人，其中项目工程师、要亲自对技术管理人员、工长进行相关施工方案，技术交底，交底要有相关的交底记录和签名。

3.4项目防水工程的特点、难度、及施工难点。

（1）地下防水防渗施工季节遇上北方阴雨连绵的雨季月份。防水防渗工程要求基层面应该干燥，阴雨天时就不应当施工。其特点就是受季节施工影响相对很大。因此，要提前掌握好天气预报，抢晴天，战阴天，抢时间作防水施工。

（2）地下室外墙上，给排水管道的过墙洞口，模板穿墙螺杆比较多，暖通过墙洞口等，这些需要在不同标高和地方要放止水带、止水环。洞口、阴、阳角等部位，应当先作附加层或作特殊的处理。这些部位的施工操作起来有难度，实际施工过程起来也不太方便，这些都为难点施工，要特别注意，加强技术、质量、监督、检查。

高分子材料的应用特点篇6

关键词：高分子阻尼材料；减振降噪；环保

一、高分子阻尼材料的工作机理

高分子阻尼材料的工作机理是在交变应力等作用到聚合物时，由于因链状大分子必须花费一定时间去克服链段间的内摩擦阻力才能继续运动，在应力变化过程中，变形往往会更为缓慢，特别是在某种频率或温度下这种滞后表现的更为明显。这种变形滞后必须消耗更多的能量所以减小了振动体动能，最终实现减震的效果。

现如今，阻尼材料已经有了更多的发展，新型阻尼材料的出现让高分子阻尼材料的工作机理变得更为复杂，因此用传统的方式来解释是远远不够的。当代的学者为了更好的解释高分子阻尼材料的工作机理，试图从粘弹性性能和微观分子结构的关系来进行剖析。学者Fradlin是最早定义阻尼性能和分子结构关系的，他认为互穿网络聚合物具有协同效应，它可以使两聚合物之间相互交联而限制相区，促使分子水平混合，从而具有宽广的阻尼峰。Thomas指出，聚合物中各个分子基团对阻尼的贡献不仅与其分子结构有关，而且还与在聚合物分子中所处的位置有关，进而定量地提出了基团贡献分子理论。相关学者的分析，加深了对高分子阻尼材料的研究，让新型高分子阻尼材料能够应用的更为广泛，也扩宽了高分子阻尼材料的研发领域和设计水平。

二、高分子阻尼材料的结构性能

传统的高分子阻尼材料具有一定局限性，结构上呆板和单一的特性约束了使用者的使用需求，其主要包括离散型、约束型和自由型阻尼结构。最近这些年以来，随着科学技术的不断发展，高分子阻尼材料已经取得了更多的研究进展，在设计上取得了瞩目的成就，其中最值得关注的便是复合型高分子阻尼材料。它主要是通过简单物理组合来实现各种单一阻尼材料的混合，并转换其中的性能和结构从而衍生出具有更多性能的高分子阻尼材料。

（一）具有隔离层的复合阻尼结构

具有隔离层的复合阻尼结构在阻尼层和基本弹性层之间添加了一层隔离层，这是它和自由阻尼结构最大的区别点。隔离层的主要材质是铝蜂窝、纸蜂窝、硬质泡沫塑料等，具有高刚度、轻质的性能特点。在弯曲振动力作用于基本弹性层时，这个隔离层将拉压变形的力度增大，从而阻尼层材料的能效随之增加，类似于杠杆放大的作用，所以也叫扩变层。具有隔离层的复合阻尼结构如图1所示。

图1具有隔离层的复合阻尼结构

（二）吸收低频振动的复合阻尼结构

吸收低频振动的复合阻尼结构和具有隔离层的复合阻尼结构结构存在一定相似之处，但是中间的聚氨酯泡沫不具备高刚度的物理特性，它呈现出的是柔软的特性。因此，吸收低频振动的复合阻尼结构往往在低频震动上具有更好的效果，如图2所示。

图2吸收低频振动的复合阻尼结构

为适应低频振动，增加了泡沫层，该泡沫层就相当于一根很软的弹簧，而普通阻尼层就相当于一个质量块，故其本身就构成质量弹簧减振系统，根据隔振理论，其有效隔振频率k的范围为k≥2P，式中P为质量弹簧系统的固有频率，可由下式求出：

式中m为上层普通阻尼材料的质量，k为泡沫层的刚度，只要泡沫层很软，就意味着P很小，有效隔振频率就更低。适当选择质量及弹簧，便可控制有效隔振频率范围。

（三）消声复合阻尼结构

消声复合阻尼结构的组成材料是对声音具有特定作用的，纤维型或是泡沫型阻尼材料内部有着空洞结构，在声波进入到这些空隙中时，孔壁和空气之间具备摩擦力，伴随空气间的粘性力，材料细纤维和空气产生振动，振动能随之降低，因此消声复合阻尼结构的消声效果较为明显。

（四）用于隔离地震的复合阻尼结构

用于隔离地震的复合阻尼结构，顾名思义是运用到地震灾害中去的阻尼材料。把建筑物同地震运动相隔离的主要条件，一是支承座既能确保建筑物和其地基在水平方向上柔性连接，又能在垂直方向上提供足够的支承刚度，二是支承座具有吸收振动能量的能力，图6即为其原理图。

图5用于隔离地震的复合阻尼结构原理图

三、应用及发展趋势

随着社会的不断发展，高分子阻尼材料也得以展开深入研究，并应用到越来越多的领域中去。现如今的高分子阻尼材料主要呈现如下发展趋势。

一是高分子阻尼材料的宽温域和高性能。高性能阻尼材料的要求主要为材料在宽温域内应具备高损耗因子（tanδ）。互穿聚合物网络（IPN）由于网络间的相互贯穿、强迫互容、协同效应及特殊的细胞状结构、双相连续等形态特征，可有效拓宽高聚物的玻璃化转变温度（Tg），这已成为目前制备此类材料颇具前景的方法。

二是高分子阻尼材料需要对环境的负面影响小。由于当前社会环境压力不断增大，因此对于任何新型材料都要求具备较好的环保性能，因此高分子阻尼材料也朝着无溶剂型材料、高固体分、水性材料方向发展，从而具备环境友好性。

三是高分子阻尼材料的精细化和智能化。随着科技的发展，高分子阻尼材料已经朝着智能方向不断发展，也表现出更多的应用前景。在未来的研究工作中，改进智能材料成为了重中之重，只有这样才能符合科学技术不断发展的需要。

四、结语

现如今，高分子阻尼材料已经在全世界各地广泛应用开来，也形成了一定的产业规模，德国汉高便是行业里的重要代表。在未来的发展过程中，高分子阻尼材料已经朝着宽温域、高性能、环境友好型、精细化和智能化的方向不断发展，也成为了各个生产S家研发的重要考虑因素，特别是在开发环保型材料，水性材料和无溶剂材料方面成为了该领域研究中的重中之重。相信只要加快材料的绿色化进程，高分子阻尼材料将会表现出更为重要的应用作用，逐步缩小我国同国外材料发展的距离。

参考文献

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