高分子材料这么牛,究竟牛在哪里?前沿科技

高智导读:根据科技部、工信部等部委制定的“十三五”规划显示,高分子材料将作为新兴产业重要组成部分纳入到“十三五”国家战略性新兴产业发展规划,并拟列入国家重点专项规划,成为引领产业转型升级重要指引。这意味着高分子材料行业未来即将成为基础材料的创业“风口”。

应用广泛

高分子材料作为一种重要的材料, 经过约半个世纪的发展已在各个工业领域中发挥了巨大的作用。高分子材料工业不仅要为工农业生产和人们的衣食住行用等不断提供许多量大面广、日新月异的新产品和新材料,又要为发展高技术提供更多更有效的高性能结构材料和功能性材料。

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功能高分子材料是一门涉及范围广泛,与众多学科相关的新兴边缘学科,涉及内容包括有机化学、无机化学、光学、电学、结构化学、生物化学、电子学、医学等众多学科,是目前国内外异常活跃的一个研究领域。

功能高分子材料之所以能成为国内外材料学科的重要研究热点之一,最主要的原因在于它们具有独特的“功能”,可用于替代其他功能材料,并提高或改进其性能,使其成为具有全新性质的功能材料。

高分子材料各领域的应用

1.在机械工业中的应用

高分子材料在机械工业中的应用越来越广泛,“以塑代钢”,“以塑代铁”成为目前材料科学研究的热门和重点。这类研究拓宽了材料选用范围,使机械产品从传统的安全笨重、高消耗向安全轻便、耐用和经济转变。

如聚氨酯弹性体,聚氨酯弹性体的耐磨性尤为突出,在某些有机溶剂如煤油、砂浆混合液中,其磨耗低于其它材料。聚氨酯弹性体可制成浮选机叶轮、盖板,广泛使用在工况条件为磨粒磨损的浮选机械上。

又如聚甲醛材料,聚甲醛具有突出的耐磨性,对金属的同比磨耗量比尼龙小,用聚四氟乙烯、机油、二硫化钥、化学润滑等改性,其摩擦系数和磨耗量更小。

由于其良好的机械性能和耐磨性,聚甲醛大量用于制造各种齿轮、轴承、凸轮、螺母、各种泵体以及导轨等机械设备的结构零部件。在汽车行业大量代替锌、铜、铝等有色金属, 还能取代铸铁和钢冲压件。

2.在燃料电池中的应用

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高分子电解质膜的厚度会对电池性能产生很大的影响,减薄膜的厚度可大幅度降低电池内阻,获得大的功率输出。

全氟磺酸质子交换膜的大分子主链骨架结构有很好的机械强度和化学耐久性,氟素化合物具有憎水特性,水容易排出,但是电池运转时保水率降低,又要影响电解质膜的导电性,所以要对反应气体进行增湿处理。

高分子电解质膜的加湿技术,保证了膜的优良导电性,也带来电池尺寸变大增大左右、系统复杂化以及低温环境下水的管理等问题。

现在一批新的高分子材料如增强型全氟磺酸型高分子质子交换膜、耐高温芳杂环磺酸基高分子电解质膜、纳米级碳纤维材料等新的一导电高分子材料,已经得到研究工作者的关注。

3.在现代农业种子处理中的应用

高分子材料在现代农业种子处理中的应用:新一代种子化学处理一般可分为物理包裹利用干型和湿形高分子成膜剂,包裹种子。

种子表面包膜利用高分子成膜剂将农用药物和其他成分涂膜在种子表面。种子物理造粒将种子和其他高分子材料混和造粒,以改善种子外观和形状,便于机械播种。

高分子材料在现代农业种子处理中研究开发进展:种子处理用高分子材料已经从石油型高分子材料逐步向天然型以及功能型高分子材料的方向发展。

其中较为常见和重要的高分子材料类型包括多糖类天然高分子材料,具有在低温情况下维持较好膜性能的高分子材料,高吸水性材料, 温敏材料,以及综合利用天然生物资源开发的天然高分子材料等,其中利用可持续生物资源并发的种衣剂尤为引人关注。

4.在电气工业的应用

高分子在电气电子工业主要用作绝缘、屏蔽、导电、导磁等材料;在通信领域,高分子材料的需求量随着社会的发展,高分子材料不仅广泛用于各类终端设备,而且作为生产光纤、光盘等高性能材料使用。

我国电气生产大国,全行业对高分子材料需求量较大用量。高分子材料轻质、绝缘、耐腐蚀、表面质量高和易于成型加工的特点这正是生产各种家用电器的最佳材料,而家用电器是人们的必须生活用品,高分子材料电气工业的发展是不会停止。

5.在建筑工程上的应用

在现在的建筑工程没有不见高分子材料的,可见高分子材料制品有排水管道、导线管、塑料门窗、家具、洁具和装潢材料和防水材料。

在20世纪70年代以后低发泡塑料等结构材料的发展大量取代木材,使得高分子材料在建筑材料中用作结构件增长很快;目前,塑料管道在我国建设领域累计使用量高达近2000万吨。

6.在农业的应用

近年来我大地区实施的地膜覆盖、温室大棚以及节水灌溉等新技术,使农业对高分子材料的需求越来越大。

使用地膜覆盖可保温、保湿、保肥、保墒,并可以除草防虫,促进植物生长,提前收割,从而提高农作物的产量,因为使用温室大棚和遮阳网才使得蔬菜和鲜花四季生长。

高分子材料质轻、耐蚀、不结垢、易于运输、安装和使用,在现代农业灌溉中被广泛运用。此外,绳索、洗衣具、渔网、鱼筐等也用高分子材料,经久耐用又容易清洗。

7.在包装行业的应用

高分子材料塑料薄膜用以包装早就融入日常生活之中,食品、针织品、服装、医药、杂品等轻包装绝大多数都用高分子材料包装。化肥、水泥、粮食、食盐、合成树脂等重包装由高分子材料编织袋取代过去的麻袋和牛皮纸包装。

高分子材料容器作为包装制品既耐腐蚀,有比玻璃容器轻、不易碎,在运输带来了很多方便。及包装已经成为塑料应用最大的市场。

8.在电信行业中的应用

目前,以微电子、通迅、信息技术等为代表的电子行业正迅猛发展,已成为衡量社会经济和科技发展水平的重要标志之一。

随着科技的发展,具有导电、导磁、电磁波屏蔽等功能的塑料及其复合材料正取代一些传统的电子电气材料以满足这一领域不断增长的需求,进一步拓宽了高分子材料在电子电气业中的应用范围。

9.在医学中的应用

生物医用高分子作为生物医用材料中发展最早、应用最广泛、用量最大的材料,鉴于其具有原料来源广泛、可以通过分子设计改变结构、生物活性高、材料性能多样等优点,是目前发展最为迅速的领域,已经成为现代医疗材料中的主要部分。主要体现在以下几个方面:

一是用于人造器官,如心脏瓣膜、人工肾、人造皮肤、疝气补片等。二是用于医疗器械,如手术缝线、导尿管、检查器械、植入器械等。三是用于药物助剂,如药物控释载体、靶向材料等。

10.在水处理中的应用

高分子膜材料助力水处理技术高分子材料在水资源领域的一个重要应用是膜法水处理技术。膜法水处理技术是净化污水,再生水资源的一个有效途径,具有分离效率高、能耗低、占地面积小、过程简单、操作方便、无污染等特点。

11.在电线电缆行业中的应用

用作电力电缆半导电屏蔽层以改善电场分布;电力电缆和贯通地线的外护层;自控温加热电缆的半导电线芯等等。其它如电缆接头和终端经常使用的半导电自粘带,电缆综合防水层用的半导电阻水带等也可归为高分子导电材料。

12.在家居装饰材料行业的应用

常见的家居装饰饰面材料主要包括实木(俗称贴木皮)、三聚氰胺纸(俗称贴纸)、聚脂漆面(俗称烤漆)以及PVC、PP 等高分子复合材料,可应用于家具、音响、装饰、免漆板、免漆门、厨柜、建材、天花板等,以及居室内墙和吊顶的装饰。

13.在交通运输中的应用

塑料及其复合材料在基础设施建设方面,主要应用于路基、高等级公路的护栏,各种交通标识、标牌;高速铁路的钢轨扣件(包括绝缘板、垫和挡板座等),轨道的填充材料、弹性枕木等部件。

而在交通运输工具方面,应用塑料材料最多的是汽车工业,而在机车上,塑料则主要用于无油润滑部件、制动盘摩擦片、车窗玻璃等,在其他类型的交通运输工具上,塑料及其复合材料的应用也越来越广泛。

14.在智能隐身技术中的应用

智能隐身材料是伴随着智能材料的发展和装备隐身需求而发展起来的一种功能材料,它是一种对外界信号具有感知功能、信息处理功能。自动调节自身电磁特性功能、自我指令并对信号作出最佳响应功能的材料/系统。

区别于传统的外加式隐身和内在式雷达波隐身思路设计,为隐身材料的发展和设计提供了崭新的思路,是隐身技术发展的必然趋势,高分子聚合物材料以其可在微观体系即分子水平上对材料进行设计、通过化学键、氢键等组装而成具有多种智能特性而成为智能隐身领域的一个重要发展方向。

高分子材料应用技术专业就业情况

如果你是一名在校高分子材料应用技术专业的大学生,那么你毕业后能从事高分子材料生产技术控制与工程技术开发、高分子材料加工工艺设计、高分子材料产品应用与生产管理、质量检验等工作。

能在塑料、橡胶、合成树脂、涂料、化学建材成型加工企业、玩具等轻工企业及化学纤维生产企业从事成型加工工艺设计、生产运行管理、产品质量检测及生产技术管理等工作。

高分子材料应用技术专业毕业生就业领域包括:在高分子材料合成、加工成型等企业从事一线岗位生产运行、工艺技术操作、设备管理与维护、保养及新产品、新工艺的开发、应用等技术工作。

(来源:金智创新)

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