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现代功能材料及其应用

摘要：近年来，人们在研究结构材料取得重大成就的同时，特别注重新型功能材料的研

究。功能材料作为能源、计算机、通讯、电子、激光等现代科学的基础，近10年来，已成

为材料科学和工程领域中最为活跃的部分。

关键词：功能材料新型现代应用高分子

功能材料是指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料。在国外，

常将这类材料称为功能材料、特种材料或精细材料。功能材料涉及面较广，具体包括光、电

功能，磁功能，分离功能，形状记忆功能等等。这类材料相对于通常的结构材料而言，一般

除了具有机械特性外，还具有其他的功能特性。

一、功能材料的分类

随着技术的发展和人类认识的扩展，新型的功能材料不断被开发出来，因此对其也产生

了许多不同的分类方法。从功能的不同考虑，可将功能材料分为以下几类。

（1）力学功能主要是指强化功能材料和弹性功能材料

（2）化学功能

①分离功能材料：如分离膜，例子交换树脂、高分子络合物。

②反应功能材料：如高分子试剂、高分子催化剂等等。

③生物功能材料：如固定化酶，生物反应器等等。

（3）物理化学功能

①电学功能材料：如超导体，导电高分子等等。

②光学功能材料：如光导纤维、感光性高分子等。

③能量功能材料：如压电材料、光电材料。

（4）生物化学功能

①医用功能材料：人工脏器用材料如人工肾、人工心肺，可降解的医用缝合线、骨钉、

骨板等等。

②功能性药物：如释放性高分子，药物活性高分子，高分子农药等等。

③生物降解材料

二、功能材料的特点

功能材料是目前材料领域发展最快的新领域。功能材料产品产量小，利润高，制备过程

复杂，其主要原因是基于其特有的“功能性”。功能材料的结构与性能之间存在着密切的联

系，材料的骨架、功能基团以及分子组成直接影响着材料的宏观结构与材料的功能。研究功

能材料的结构与功能之间的关系，可以指导开发更为先进、新颖的功能材料。

三、现代功能材料

（1）导电高分子材料

按照材料的结构与组成，导电高分子材料可以分为结构型导电高分子材料和复合型导电

高分子材料两大类。结构型导电高分子材料是高分子材料本身所“固有”的导电性，由聚合

物结构提供载流子。这些聚合物经过掺杂之后，电导率大幅度提高，有些可以达到金属的导

电水平。复合型导电高分子材料是指分子本身不具有导电性，但在加工成型时通过加入导电

性填料，如炭黑、金属粉末、箔等，通过分散复合、层基复合、表面复合等方法，是制品具

有导电性，其中分散复合最为常用。

（2）具有化学功能的高分子材料

化学功能高分子材料是一类具有化学反应功能的高分子材料，它是以高分子链为骨架并连接

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有化学活性的基团构成的。

①感光材料

所谓感光功能，是指材料吸收光能之后，在分子内或分子间产生化学或物理的变化，这

种变化显示出感光功能的作用。

②高分子催化剂与固定化酶

高分子配位化合物催化剂是一种将有机或无机高分子与均相配位化合物以有机的间隔

基及内层配位体为中介而结合成的催化剂。、

（3）具有选择分离功能的高分子材料

①离子交换树脂

离子交换树脂是一类能显示离子交换功能的高分子材料。在其大分子骨架的主链上带有

许多化学基