1、功能高分子材料高分子材料科學的歷史回顧2高分子材料科學的歷史回顧高分子材料科學的歷史回顧高分子的概念始于高分子的概念始于20世紀世紀20年代，但應用更早。年代，但應用更早。l1839年，美國人年，美國人Goodyear發明硫化橡膠。發明硫化橡膠。l1855年，英國人年，英國人Parks用硝化纖維素與樟腦混用硝化纖維素與樟腦混合制得賽璐珞。合制得賽璐珞。l1889年，法國人年，法國人De Chardonnet（夏爾多內）（夏爾多內）發明發明人造絲人造絲。l1907年，酚醛樹脂誕生。年，酚醛樹脂誕生。3l1920年，德國人年，德國人Staudinger發表了發表了“論聚合論聚合”的論文，提出了高分

2、子的概念，并預測了聚氯的論文，提出了高分子的概念，并預測了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的結構。乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的結構。l1935年，年，Carothes發明尼龍發明尼龍66，1938年工業化。年工業化。l30年代，一系列烯烴類加聚物被合成出來并工年代，一系列烯烴類加聚物被合成出來并工業化，業化，PVC（19271937），），PVAc（1936），），PMMA（19271931），），PS（19341937），），LDPE（1939）。自由基聚合發展。）。自由基聚合發展。4l高分子溶液理論在高分子溶液理論在30年代建立，并成功測定了年代建立，并成功測定了聚合物的分子量。聚合

3、物的分子量。Flory為此獲得諾貝爾獎。為此獲得諾貝爾獎。l40年代，二次大戰促進了高分子材料的發展，年代，二次大戰促進了高分子材料的發展，一大批重要的橡膠和塑料被合成出來。丁苯橡一大批重要的橡膠和塑料被合成出來。丁苯橡膠（膠（1937），丁腈橡膠（），丁腈橡膠（1937），丁基橡膠），丁基橡膠（1940），有機氟材料（），有機氟材料（1943），），ABS（1947），滌綸樹脂（），滌綸樹脂（19401950）。）。l50年代，年代，Ziegler和和Natta發明配位聚合催化劑，發明配位聚合催化劑，制得高密度制得高密度PE和有規和有規PP，低級烯烴得到利用，低級烯烴得到利用。5l1956年

4、，美國人年，美國人Szwarc發明活性陰離子聚合，發明活性陰離子聚合，開創了高分子結構設計的先河。開創了高分子結構設計的先河。l50年后期至年后期至60年代，大量高分子工程材料問世。年代，大量高分子工程材料問世。聚甲醛（聚甲醛（1956），聚碳酸酯（），聚碳酸酯（1957），聚砜），聚砜（1965），聚苯醚（），聚苯醚（1964），聚酰亞胺），聚酰亞胺（1962）。）。l60年代以后，特種高分子和功能高分子得到發年代以后，特種高分子和功能高分子得到發展。展。 特種高分子：高強度、耐高溫、耐輻射、高頻特種高分子：高強度、耐高溫、耐輻射、高頻絕緣、半導體等。絕緣、半導體等。6 功能高分子：分離材料

5、（離子交換樹脂、分離功能高分子：分離材料（離子交換樹脂、分離膜膜 等）、導電高分子、感光高分子、高分子催化等）、導電高分子、感光高分子、高分子催化劑、高吸水性樹脂、醫用高分子、藥用高分子、劑、高吸水性樹脂、醫用高分子、藥用高分子、高分子液晶等。高分子液晶等。l80年代以后，新的聚合方法和新結構的聚合物年代以后，新的聚合方法和新結構的聚合物不斷出現和發展。不斷出現和發展。l新的聚合方法：陽離子活性聚合、基團轉移聚新的聚合方法：陽離子活性聚合、基團轉移聚合、活性自由基聚合、等離子聚合等等；合、活性自由基聚合、等離子聚合等等；l新結構的聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝新結構的聚合物：新型嵌段共聚物、

6、新型接枝共聚物、星狀聚合物、樹枝狀聚合物、超支化共聚物、星狀聚合物、樹枝狀聚合物、超支化聚合物、含聚合物、含C60聚合物等等。聚合物等等。7高分子的高分子的發展方向：發展方向：通用高分子的高性能化和高分子的多功能化通用高分子的高性能化和高分子的多功能化8功能高分子功能高分子91011隨著時代的發展，人類將進入一個信息時代隨著時代的發展，人類將進入一個信息時代。為了解決為了解決生產高速發展以及由此所產生的能源、環境等一系列的問題，生產高速發展以及由此所產生的能源、環境等一系列的問題，更需要用高科技的方法和手段來生產新型的、功能性的產品，更需要用高科技的方法和手段來生產新型的、功能性的產品，以獲得

7、各種優良的綜合性能。近年來新型功能材料層出不窮，以獲得各種優良的綜合性能。近年來新型功能材料層出不窮，得到了突破性的進展。得到了突破性的進展。12日本和歐美各國對新型功能材料的研究十分日本和歐美各國對新型功能材料的研究十分注意，這是因為功能材料是能源、計算機、通訊、注意，這是因為功能材料是能源、計算機、通訊、電子、激光等現代科學的基礎，功能材料在未來電子、激光等現代科學的基礎，功能材料在未來的社會發展中具有重大戰略意義。的社會發展中具有重大戰略意義。 13 近近10年來，功能材料成為材料科學和工程領年來，功能材料成為材料科學和工程領域中最為活躍的部分。每年以域中最為活躍的部分。每年以5以上的速

8、度增以上的速度增長，相當于每年有長，相當于每年有1.25萬種新材料問世。未來世萬種新材料問世。未來世界需要更多的性能優異的功能材料，功能材料正界需要更多的性能優異的功能材料，功能材料正在滲透到現代生活的各個領域。在滲透到現代生活的各個領域。14 一、功能材料的概念一、功能材料的概念 功能材料是指通過功能材料是指通過等作用等作用后具有后具有的材料。的材料。 在國外，常將這類材料稱為在國外，常將這類材料稱為(Functional Materials)、(Speciality Materials)或或(Fine Materials)。15涉及面較廣，具體包括涉及面較廣，具體包括、，等。等。這類材料相

9、對于通常的這類材料相對于通常的而言，一般除而言，一般除了具有機械特性外，還具有其他的功能特性。了具有機械特性外，還具有其他的功能特性。16材料的材料的與材料的與材料的是相聯系的。是相聯系的。如對于導電聚合物來說，它一般具有長鏈共軛雙鍵；如對于導電聚合物來說，它一般具有長鏈共軛雙鍵；金屬結構中由于彈性馬氏體相變能產生記憶效應，金屬結構中由于彈性馬氏體相變能產生記憶效應，因此出現了形狀記憶合金；壓電陶瓷晶體必須有極因此出現了形狀記憶合金；壓電陶瓷晶體必須有極軸等。軸等。 1718 二、二、 隨著技術的發展和人類認識的擴展，新型的功能材料隨著技術的發展和人類認識的擴展，新型的功能材料不斷被開發出來，

10、因此對其也產生了許多不同的分類方不斷被開發出來，因此對其也產生了許多不同的分類方法。從法。從考慮，可將功能材料分為以下四類。考慮，可將功能材料分為以下四類。 19 主要是指主要是指和和，如高，如高結晶材料、超高強材料等。結晶材料、超高強材料等。 20功能材料：如功能材料：如分離膜分離膜，離子交換樹脂離子交換樹脂、高分子絡合物高分子絡合物；功能材料；如功能材料；如高分子試劑高分子試劑、高分子催化劑高分子催化劑；功能材料：如功能材料：如固定化菌固定化菌，生物反應器生物反應器等等。21功能材料：如功能材料：如超導體超導體，導電高分子導電高分子等；等；功能材料：如功能材料：如光導纖維光導纖維、感光性高

11、分子感光性高分子等等；材料：如材料：如壓電材料壓電材料、光電材料光電材料。22功能材料：人工臟器用材料如功能材料：人工臟器用材料如人工腎人工腎、人工心肺人工心肺，可降解的可降解的醫用縫合線醫用縫合線、骨釘骨釘、骨板骨板等；等；：如：如緩釋性高分子緩釋性高分子，藥物活性高分子藥物活性高分子，高分高分子農藥子農藥等；等；材料材料23 反應型高分子是在有機合成和生物化學領域反應型高分子是在有機合成和生物化學領域的的重要成果，已經開發出眾多新型高分子試劑和高重要成果，已經開發出眾多新型高分子試劑和高分分子催化劑應用到科研和生產過程中，在提高合成子催化劑應用到科研和生產過程中，在提高合成反反應的選擇性、

12、簡化工藝過程以及化工過程的綠色應的選擇性、簡化工藝過程以及化工過程的綠色化化方面做出了貢獻。更重要的是由此發展而來的固方面做出了貢獻。更重要的是由此發展而來的固相相合成方法和固定化酶技術開創了有機合成機械化、合成方法和固定化酶技術開創了有機合成機械化、自動化、有機反應定向化的新時代，在分子生物自動化、有機反應定向化的新時代，在分子生物學學研究方面起到了關鍵性作用。研究方面起到了關鍵性作用。24 電活性高分子材料的發展導致了導電聚合物，電活性高分子材料的發展導致了導電聚合物，聚合物電解質，聚合物電極的出現。此外超導、聚合物電解質，聚合物電極的出現。此外超導、電電致發光、電致變色聚合物也是近年來的

13、重要研究致發光、電致變色聚合物也是近年來的重要研究成成果，其中以電致發光材料制作的彩色顯示器已經果，其中以電致發光材料制作的彩色顯示器已經被被日本和美國公司研制成功，有望成為新一代顯示日本和美國公司研制成功，有望成為新一代顯示器器件。此外眾多化學傳感器和分子電子器件的發明件。此外眾多化學傳感器和分子電子器件的發明也也得益于電活性聚合物和修飾電極技術的發展。得益于電活性聚合物和修飾電極技術的發展。25 高分子分離膜材料與分離技術的發展在復雜高分子分離膜材料與分離技術的發展在復雜體體系的分離技術方面獨辟蹊徑，開辟了氣體分離、系的分離技術方面獨辟蹊徑，開辟了氣體分離、苦苦咸水脫鹽、液體消毒等快速、簡

14、便、低耗的新型咸水脫鹽、液體消毒等快速、簡便、低耗的新型分分離替代技術，也為電化學工業和醫藥工業提供了離替代技術，也為電化學工業和醫藥工業提供了新新型選擇性透過和緩釋材料。目前高分子分離膜在型選擇性透過和緩釋材料。目前高分子分離膜在海海水淡化方面已經成為主角，已經擁有制備水淡化方面已經成為主角，已經擁有制備18萬噸萬噸/日日純水設備的能力。純水設備的能力。26 醫藥用功能高分子是目前發展非常迅速的一醫藥用功能高分子是目前發展非常迅速的一個個領域，高分子藥物、高分子人工組織器官在定向領域，高分子藥物、高分子人工組織器官在定向給藥、器官替代、整形外科和拓展治療范圍方面給藥、器官替代、整形外科和拓展

15、治療范圍方面做出了相當大的貢獻。做出了相當大的貢獻。27光敏高分子化學，在光聚合、光交聯、光降光敏高分子化學，在光聚合、光交聯、光降解、熒光以及光導機理的研究方面都取得了重大解、熒光以及光導機理的研究方面都取得了重大突破，特別在過去突破，特別在過去20多年中有了飛快發展，并在多年中有了飛快發展，并在工業上得到廣泛應用。比如光敏涂料、光致抗蝕工業上得到廣泛應用。比如光敏涂料、光致抗蝕劑、光穩定劑、光可降解材料、光刻膠、感光性劑、光穩定劑、光可降解材料、光刻膠、感光性樹脂、以及光致發光和光致變色高分子材料都已樹脂、以及光致發光和光致變色高分子材料都已經工業化。經工業化。 近年來高分子非線性光學材料

16、也取近年來高分子非線性光學材料也取得了突破性進展。得了突破性進展。光敏高分子材料光敏高分子材料28 下圖為材料顯示功能的示意圖。下圖為材料顯示功能的示意圖。輸入輸入材料材料輸出輸出材料的材料的是指向材料輸入某種能量，經過材料是指向材料輸入某種能量，經過材料的傳輸或轉換等過程，再作為輸出而提供給外部的一種作用。的傳輸或轉換等過程，再作為輸出而提供給外部的一種作用。29功能材料按其功能材料按其又可分為又可分為和和。 30當向材料當向材料和從材料和從材料屬于屬于時，材料起到時，材料起到部件的部件的作用。材料的這種功能稱為一次功能。作用。材料的這種功能稱為一次功能。以一次功能為使用目的的材料又稱為以一

17、次功能為使用目的的材料又稱為。31。功能。如功能。如慣性慣性、粘性粘性、流動性流動性、潤滑性潤滑性、成型性成型性、超塑性超塑性、恒彈性恒彈性、高彈性高彈性、振動性振動性和和防震性防震性。功能。如功能。如隔音隔音性、性、吸音吸音性。性。功能。如功能。如傳熱傳熱性、性、隔熱隔熱性、性、吸熱吸熱性和性和蓄熱蓄熱性等。性等。功能。如功能。如導電導電性、性、超導超導性、性、絕緣絕緣性和性和電阻電阻等。等。32功能。如功能。如硬磁性硬磁性、軟磁性軟磁性、半硬磁性半硬磁性等。等。功能。如功能。如遮光性遮光性、透光性透光性、折射光性折射光性、反射光性反射光性、吸吸光性光性、偏振光性偏振光性、分光性分光性、聚光

18、性聚光性等。等。功能。如功能。如吸附作用吸附作用、氣體吸收性氣體吸收性、催化作用催化作用、生物生物化學反應化學反應、酶反應酶反應等。等。功能。如功能。如放射特性放射特性、電磁波特性電磁波特性等。等。33 當向材料當向材料和從材料和從材料屬于屬于時，材料起時，材料起部件作用，材部件作用，材料的這種功能稱為料的這種功能稱為二次功能二次功能或或高次功能高次功能。有人認為。有人認為這種材料才是真正的功能材料。這種材料才是真正的功能材料。34二次功能按二次功能按可分為如下四類可分為如下四類。能與其他形式能量的轉換；能與其他形式能量的轉換； 能與其他形式能量的轉換；能與其他形式能量的轉換；能與其他形式能量

19、的轉換；能與其他形式能量的轉換；能與其他形式能量的轉換。能與其他形式能量的轉換。35如如反應、反應、反應、反應、反應、反應、，反應，反應，效應和效應和效應。效應。能與其他形式能量的轉換能與其他形式能量的轉換36如如效應、效應、效應、效應、效應、效應、效應、效應、效應、效應、效應和效應和效應等效應等。能與其他形式能量的轉換能與其他形式能量的轉換37能與其他形式能量的轉換能與其他形式能量的轉換如如效應、效應、效應、效應、效應和效應和效應等。效應等。38能與其他形式能量的轉換能與其他形式能量的轉換。如如效應、效應、效應、效應、效應、效應、效應、效應、效應、效應、效應、效應、效應和效應和效應等。效應等

20、。39 功能高分子材料的制備一般是指通過功能高分子材料的制備一般是指通過將將與與相結合的過程。相結合的過程。功能高分子材料的制備主要有以下三種基本類型：功能高分子材料的制備主要有以下三種基本類型：是是固定在骨架材料上；固定在骨架材料上；是是的功能化；的功能化；是是的功能擴展。的功能擴展。40功能性小分子的高分子化功能性小分子的高分子化(1)功能性小分子單體直接發生聚合反應功能性小分子單體直接發生聚合反應(2)功能性小分子通過聚合包埋與高分子材料功能性小分子通過聚合包埋與高分子材料結合結合41優點優點l生成的功能高分子功能基分布均勻生成的功能高分子功能基分布均勻l聚合物結構可以通過聚合機理預先設

21、計聚合物結構可以通過聚合機理預先設計l產物的穩定性較好產物的穩定性較好缺點缺點l在功能性小分子中需要引入可聚合基團，而這種引入在功能性小分子中需要引入可聚合基團，而這種引入常常需要復雜的合成反應常常需要復雜的合成反應l要求在反應中不破壞原有結構和功能要求在反應中不破壞原有結構和功能l當需要引入的功能基穩定性不好時需要加以保護當需要引入的功能基穩定性不好時需要加以保護l有時引入功能基后對單體聚合的活性會有影響有時引入功能基后對單體聚合的活性會有影響42(1)功能性小分子單體直接發生聚合反應功能性小分子單體直接發生聚合反應 通過在功能性小分子中引入可聚合基團得到通過在功能性小分子中引入可聚合基團得

22、到單體，然后進行均聚或共聚反應生成功能聚合物單體，然后進行均聚或共聚反應生成功能聚合物這些可聚合功能性單體中的可聚合基團一般為雙這些可聚合功能性單體中的可聚合基團一般為雙鍵、羥基、羧基、氨基、環氧基、酰氯基、吡咯鍵、羥基、羧基、氨基、環氧基、酰氯基、吡咯基、噻吩基等基團。基、噻吩基等基團。 發生加成聚合反應，開環聚合反應，縮聚反發生加成聚合反應，開環聚合反應，縮聚反應以及氧化偶合反應。應以及氧化偶合反應。43NZRNRZRSZRZ為連接基團，為連接基團，R為功能型小分子為功能型小分子44 丙烯酸分子中帶有雙鍵，同時又帶有活性羧丙烯酸分子中帶有雙鍵，同時又帶有活性羧基。基。經過自由基均聚或共聚，

23、即可形成聚丙烯酸及其經過自由基均聚或共聚，即可形成聚丙烯酸及其共共聚物，可以作為弱酸性離子交換樹脂、高吸水性聚物，可以作為弱酸性離子交換樹脂、高吸水性樹樹脂等應用。這是帶有功能性基團的單體聚合制備脂等應用。這是帶有功能性基團的單體聚合制備功功能高分子的簡單例子。能高分子的簡單例子。45 將含有環氧基團的低分子量雙酚將含有環氧基團的低分子量雙酚A型環氧樹型環氧樹脂脂與丙烯酸反應，得到含雙鍵的環氧丙烯酸酯，這與丙烯酸反應，得到含雙鍵的環氧丙烯酸酯，這種種單體在制備光敏高分子材料方面有廣泛的應用。單體在制備光敏高分子材料方面有廣泛的應用。CH2CHOCH2OCCH3CH3OCH2CHCH2O+ CH

24、2CHCOOHCH2CHOHCH2OCCH3CH3OCH2CHCH2OCH2CHCOO46 除了單純的連鎖聚合和逐步聚合之外，采用除了單純的連鎖聚合和逐步聚合之外，采用多多種單體進行共聚反應制備功能高分子也是一種常種單體進行共聚反應制備功能高分子也是一種常見見的方法。特別是當需要控制聚合物中功能基團的的方法。特別是當需要控制聚合物中功能基團的分分布和密度時，或者需要調節聚合物的物理化學性布和密度時，或者需要調節聚合物的物理化學性質質時，共聚可能是最行之有效的解決辦法。時，共聚可能是最行之有效的解決辦法。 47該方法是利用生成高分子的束縛作用該方法是利用生成高分子的束縛作用將功能性小分子以某種形

25、式包埋固定在高將功能性小分子以某種形式包埋固定在高分子材料中來制備功能高分子材料。在聚分子材料中來制備功能高分子材料。在聚合反應之前，向單體溶液中加入小分子功合反應之前，向單體溶液中加入小分子功能化合物，在聚合過程中小分子被生成的能化合物，在聚合過程中小分子被生成的聚合物所包埋。在高分子藥物、固定化酶聚合物所包埋。在高分子藥物、固定化酶的制備方面有獨到的優勢。的制備方面有獨到的優勢。 48用這種方法得到的功能高分子材料，聚合物用這種方法得到的功能高分子材料，聚合物骨架與小分子功能化合物之間沒有化學鍵連接，骨架與小分子功能化合物之間沒有化學鍵連接，固化作用通過聚合物的包絡作用來完成。這種方固化作

26、用通過聚合物的包絡作用來完成。這種方法制備的功能高分子類似于用共混方法制備的高法制備的功能高分子類似于用共混方法制備的高分子材料，但是均勻性更好。此方法的優點是方分子材料，但是均勻性更好。此方法的優點是方法簡便，功能小分子的性質不受聚合物性質的影法簡便，功能小分子的性質不受聚合物性質的影響，因此特別適宜酶等對環境敏感材料的固化。響，因此特別適宜酶等對環境敏感材料的固化。缺點是在使用過程中包絡的小分子功能化合物容缺點是在使用過程中包絡的小分子功能化合物容易逐步失去，特別是在溶脹條件下使用，將加快易逐步失去，特別是在溶脹條件下使用，將加快固化酶的失活過程。固化酶的失活過程。49例如，維生素例如，維

27、生素C在空氣中極易被氧化而變黃。在空氣中極易被氧化而變黃。采用溶劑蒸發法研制以乙基纖維素、羥丙基甲基采用溶劑蒸發法研制以乙基纖維素、羥丙基甲基纖纖維素苯二甲酸酯等聚合物為外殼材料的維生素維素苯二甲酸酯等聚合物為外殼材料的維生素C微微膠囊，達到了延緩氧化變黃的效果。將維生素膠囊，達到了延緩氧化變黃的效果。將維生素C微微膠囊暴露于空氣中一個月，外觀可保持干燥狀態，膠囊暴露于空氣中一個月，外觀可保持干燥狀態，色澤略黃。這種維生素色澤略黃。這種維生素C微膠囊進入人體后，兩微膠囊進入人體后，兩小小時內可完全溶解釋放。時內可完全溶解釋放。50(1) (1) 利用化學反應將活性功能基引入利用化學反應將活性功

28、能基引入聚合物骨架聚合物骨架(2) (2) 功能性小分子與聚合物共混功能性小分子與聚合物共混 51l價格低廉的通用材料價格低廉的通用材料l較容易地接上功能性基團較容易地接上功能性基團l來源豐富來源豐富l具有機械、熱、化學穩定性具有機械、熱、化學穩定性52聚苯乙烯聚苯乙烯u聚氯乙烯聚氯乙烯u聚乙烯醇聚乙烯醇u聚（甲基）丙烯酸酯及其共聚物聚（甲基）丙烯酸酯及其共聚物u聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺u聚環氧氯丙烷及其共聚物聚環氧氯丙烷及其共聚物u纖維素纖維素53例子：例子： 小分子過氧酸是常用的強氧化劑，在有機合小分子過氧酸是常用的強氧化劑，在有機合成成中是重要的試劑。但是，這種小分子過氧酸的主中是重要的試劑

29、。但是，這種小分子過氧酸的主要要缺點在于穩定性不好，容易發生爆炸和失效，不缺點在于穩定性不好，容易發生爆炸和失效，不便便于儲存。反應后產生的羧酸也不容易除掉，經常于儲存。反應后產生的羧酸也不容易除掉，經常影影響產品的純度。將其引入高分子骨架后形成的高響產品的純度。將其引入高分子骨架后形成的高分分子過氧酸，揮發性和溶解性下降，穩定性提高。子過氧酸，揮發性和溶解性下降，穩定性提高。54小分子氧化劑：不穩定。易爆，易燃，易分解小分子氧化劑：不穩定。易爆，易燃，易分解失效，貯存、運輸、使用困難失效，貯存、運輸、使用困難高分子氧化劑：穩定性好，高分子氧化劑：穩定性好， 貯存、運輸、使用貯存、運輸、使用方

30、便方便55CH2CHCH3OCH2ClCH2CHClKHCO3CH2CHCHOH2O2, H+CH2CHCOOHO56聚苯乙烯分子中的苯環比較活潑，可聚苯乙烯分子中的苯環比較活潑，可以進行一系列的芳香取代反應，如磺化、以進行一系列的芳香取代反應，如磺化、氯甲基化、鹵化、硝化、鋰化、烷基化、氯甲基化、鹵化、硝化、鋰化、烷基化、羧基化、氨基化等等，因此是功能高分子羧基化、氨基化等等，因此是功能高分子制備中最常用的骨架母體。制備中最常用的骨架母體。 57聚苯乙烯磺化、氯甲基化聚苯乙烯磺化、氯甲基化58聚乙烯醇可多種低分子化合物反應，形成聚乙烯醇可多種低分子化合物反應，形成各種各樣的功能高分子各種各樣

31、的功能高分子聚醋酸乙烯酯的醇解制備聚乙烯醇聚醋酸乙烯酯的醇解制備聚乙烯醇CH2CHOCOCH3CH3OHCH3COOCH3CH2CHOH59可用于在聚乙烯醇結構中引入活性基團的反應可用于在聚乙烯醇結構中引入活性基團的反應 CH2CHnRCH2CHnCH2CHnCH2CHnCH2CHnCH2CHnCH2CHnOHCH2CH2OCH2CHRClCH2COOHOCH2COOH(RCO)2OOCORRCOClOCORP2O5, H3PO4OPOHOHORCHOCH2CHOOCHR60例子：青霉素是一種抗多種病菌的廣例子：青霉素是一種抗多種病菌的廣譜抗菌素，應用十分普遍。它具有易吸收，譜抗菌素，應用十分

32、普遍。它具有易吸收，見效快的特點，但也有排泄快的缺點。利見效快的特點，但也有排泄快的缺點。利用青霉素結構中的羧基、氨基與高分子反用青霉素結構中的羧基、氨基與高分子反應，可得到療效長的高分子青霉素。例如應，可得到療效長的高分子青霉素。例如將青霉素與乙烯醇乙烯胺共聚物以酰胺將青霉素與乙烯醇乙烯胺共聚物以酰胺鍵相結合，得到水溶性的藥物高分子，這鍵相結合，得到水溶性的藥物高分子，這種高分子青霉素在人體內的停留時間為低種高分子青霉素在人體內的停留時間為低分子青霉素的分子青霉素的3040倍。倍。61這種制備方法的好處是可以利用廉價這種制備方法的好處是可以利用廉價的商品化聚合物，并且通過對高分子材料的商品化

33、聚合物，并且通過對高分子材料的選擇，使得到的功能高分子材料機械性的選擇，使得到的功能高分子材料機械性能比較有保障。能比較有保障。主要是通過小分子功能化合物與聚合主要是通過小分子功能化合物與聚合物的共混和復合來實現。物的共混和復合來實現。62 比如，某些酶的固化，某些金屬和金屬氧比如，某些酶的固化，某些金屬和金屬氧化化物的固化等。與化學法相比，通過與聚合物共混物的固化等。與化學法相比，通過與聚合物共混制制備功能高分子的主要缺點是共混物不夠穩定，在備功能高分子的主要缺點是共混物不夠穩定，在使使用條件下（如溶脹、成膜等）功能聚合物容易由用條件下（如溶脹、成膜等）功能聚合物容易由于于功能性小分子的流失

34、而逐步失去活性。功能性小分子的流失而逐步失去活性。 63 一一. .新型功能材料國外發展現狀新型功能材料國外發展現狀 當前，國際功能材料及其應用技術正面臨新的突破，諸當前，國際功能材料及其應用技術正面臨新的突破，諸如如超導超導材料、材料、微電子微電子材料、材料、光子光子材料、材料、信息信息材料、材料、能源轉換能源轉換及儲能及儲能材料、材料、生態環境生態環境材料、材料、生物醫用生物醫用材料及材料的材料及材料的分子分子、原子設計原子設計等正處于日新月異的發展之中，發展功能材料技術等正處于日新月異的發展之中，發展功能材料技術正在成為一些發達國家強化其經濟及軍事優勢的重要手段。正在成為一些發達國家強化

35、其經濟及軍事優勢的重要手段。 64以以NbTi、Nb3Sn為代表的為代表的已實現了商品化，已實現了商品化，在在（NMRI）、）、及及等多個領域獲得了應用。等多個領域獲得了應用。 高溫高溫K）提高到液氮（提高到液氮（77K）溫區。高溫溫區。高溫超導材料的研究工作已在超導材料的研究工作已在單晶單晶、薄膜薄膜、體材料體材料、線材線材和和應用應用等方面取得了重要進展。等方面取得了重要進展。 65作為高技術重要組成部分的作為高技術重要組成部分的已進入一個已進入一個快速發展的新階段，其市場銷售額正以每年快速發展的新階段，其市場銷售額正以每年16%16%的速度遞的速度遞增，預計增，預計2020年內，生物醫用

36、材料所占的份額將趕上年內，生物醫用材料所占的份額將趕上市市場，成為一個支柱產業。場，成為一個支柱產業。已成為已成為醫用生物陶醫用生物陶瓷瓷的主要方向；的主要方向；是醫用高分子材料的是醫用高分子材料的重要方向。重要方向。 66是新能源材料研究開發的熱點，是新能源材料研究開發的熱點，IBMIBM公司研制的多層復合太陽能電池，轉換率高達公司研制的多層復合太陽能電池，轉換率高達40%40%。美國能源部在全部氫能研究經費中，大約有美國能源部在全部氫能研究經費中，大約有50%50%用于用于技術。技術。的研究十分活躍，關鍵是電池的研究十分活躍，關鍵是電池材料，如固體電解質薄膜和電池陰極材料，還有質子交材料，

37、如固體電解質薄膜和電池陰極材料，還有質子交換膜型燃料電池用的有機質子交換膜等，都是目前研究換膜型燃料電池用的有機質子交換膜等，都是目前研究的熱點。的熱點。 67是是2020世紀世紀9090年代在國際高技術新材料研究中年代在國際高技術新材料研究中形成的一個新領域，其研究開發在日、美、德等形成的一個新領域，其研究開發在日、美、德等發達國家十分活躍，主要有發達國家十分活躍，主要有：68直接面臨的直接面臨的的材料技術，例的材料技術，例如，如，生物可降解生物可降解材料技術，材料技術，CO CO 2 2 氣體的固化氣體的固化技術，技術，SOSOx x、NONOx x催化轉化催化轉化技術、技術、廢物的再資源化廢物的再資源化技術，技術，環環境污染修復境污染修復技術，材料制備加工中的技術，材料制備加工中的潔凈技術潔凈技術以及以及節省資源節