導語：如何才能寫好一篇高分子材料的特征，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：功能高分子材料；研究現狀；發展前景

一、功能高分子材料的概念及開發意義

功能高分子材料，是指具有一定傳遞或存儲物質、信息及能量作用的高分子和高分子復合材料。這使得功能高分子材料不僅具有原來的力學性能，同時還兼具如光敏性、導電性、化學反應活性、生物相容性、選擇分離性、能量轉換性等一系列其他特定性能。按照其功能劃分，功能高分子材料主要可分為4類：①物理功能：具體包括超導、導電、磁化等功能；②化學功能：具體包括光的聚合、降解、分解等；③生物功能：具體來說包括生理組織及血液的適應性等；④介于化學、物理之間的功能：主要是指高吸水、吸附等功能方面。

功能高分子材料由于具備特殊的功能，受到了各個領域的廣泛重視，特別是其不可替代的諸多特性都為很多領域的技術進步提供了基礎和前提，甚至已經因此而誕生出了一批先進的、符合社會發展潮流的新產品。因此，當前各國都加大了對功能高分子材料的人力物力財力投入，面對時間各國的競爭，我國也需要盡快加大對功能高分子材料的研發力度，從而擺脫我國國防、電子、醫藥和其他尖端領域嚴重依賴國外功能高分子材料市場的困境。

二、功能高分子材料的研究現狀分析

目前針對功能高分子材料的研究和應用現狀，主要集中于功能高分子材料的光功能、電功能、生物功能以及反應型功能應用這幾個方面：

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應用主要體現在光固化材料、光合作用材料、光顯示用材料以及太陽能光板這幾個方面，這些具體的應用能通過對光的吸收、儲存、傳輸、以及轉換功能，實現對光能的有效利用。例如，目前已經能夠通過光功能高分子材料的運用實現光傳導來幫助植物的光合作用。此外，運用光功能高分子材料實現手機的太陽能充電也已經成為現實。

2.電功能高分子材料

電功能高分子材料，除了具備良好的導電性能外，其電導率還能根據應用狀況的不同，在半導體、金屬態和絕緣體的范圍進行變化。此外，由于電功能高分子材料一般密度較小、易于加工，同時具備良好的耐腐蝕性，在當前的工業領域中也被廣泛的應用。

3.生物功能高分子材料

生物功能高分子材料在生物領域被廣泛的應用。如常見的有，由生物功能高分子材料所制成的人體植入物（視網膜植入物、腦積水引流裝置等）以及人體義肢等。

4.反應型功能高分子材料

這種高分子材料是一種具備很強化學活性的高分子材料，能夠有效的促進化學反應。它是通過對構建高分子骨架，并將小分子反應活性物質通過離子鍵、共價鍵、配位鍵或物理吸附作用進行骨架填充，以實現高分子功能才能的強化化學合成與化學反應的效果。

三、功能高分子材料的發展前景及趨勢分析

功能高分子材料具備很多優勢特征，這些都使得其更加符合經濟發展和社會發展的需求，這也使得功能高分子材料的研究工作在各國的競爭中日益白熱化。而去隨著投入的不斷深化，和技術的不斷完善。新型功能高分子材料必然在我們的尖端科學及日常生產生活中扮演越來越重要的角色。功能高分子材料的幾種發展趨勢。

1.復合高分子材料

目前，功能高分子材料正逐步由均質材料向著復合高分子材料的方向發展，同時其材料的功能也向著多功能材料的方面發展。復合高分子材料往往是在一種基體材料（如金屬、陶瓷、樹脂等）上，加入增強或增韌作用的高聚物，再通過將多相物復合成一體，就形成了新的復合高分子材料，這種高分子材料能夠充分發揮各相的性能優勢，因此具有廣泛的發展應用前景。在今后的發展中，航天科技、醫療衛生、生活家居、甚至汽車制造等領域，都需要各種高性能的復合高分子材料。

2.環境友好型高分子材料

經濟的粗放發展，給整個地球h境都帶來了深重的災難，而隨著人們對環保問題的日益重視，各國對各種材料的生態可降解性要求也日益突出。因此，環境友好型高分子材料的開發和深入研究工作，也引起了各國的重視。當前，生物降解技術和環境友好型高分子材料技術大多掌握在發到國家，我國目前還處于追趕階段。隨著世貿組織對環保觀念的更加重視，環境友好型高分子材料在產品中的應用優勢也將日益顯著，為了把握這一趨勢，我國要積極開發研究出有自主知識產權的生物降解技術和環境友好高分子材料。

環境友好型高分子材料，通過易水解的高分子的作用在各種生物酶的作用下，能夠加速材料的水解反應，幫助材料進行生物降解。這種高分子材料目前研究的重點方向在理化性能、生物相容性、降解速率的控制以及緩釋性等方向。

3.隱身性能高分子材料

隱身性能高分子材料的研究應用主要在軍事領域，其也是當前各國的尖端軍事技術的研究方向之一。以往的隱身材料多采用超微粒子和細微粉，實踐證實，通過吸收衰減層、激發變換層以及反射層等多層材料的微波吸收，能夠取得一定的吸波效果，達到隱身的目的。但是，由于材料制備復雜，且雷達技術的日益發展，給隱身技術提出了更高的挑戰。此后，隱身性能高分子材料必然是向著厚度更小、質量更輕、功能更多以及頻帶更寬的方向發展。

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關鍵字：新型高分子材料；高分子材料應用；新型高分子材料的開發

引言：

高分子材料是指由相對分子質量較大的化合物分子構成的材料。按其來源，高分子材料可分為天然，合成，半合成材料，包括了塑料，合成纖維，合成橡膠，涂料，粘合劑和高分子基復合材料。從1907年高分子酚醛樹脂的出現以來，高分子材料因其普遍具有許多金屬和無機材料所無法取代的優點而獲得迅速的發展。然而，現在大規模生產的還只是在尋常條件下能夠使用的高分子物質，即通用高分子。它們存在著機械強度和剛性差、耐熱性低等缺點，而現代工程技術的發展對高分子材料提出了更高的要求。于是新型高分子材料的開發與應用尤為重要。納米、導電、生物醫用、生物可降解、耐高溫、高強度、高模量、高沖擊性、耐極端條件等高性能的新型高分子材料的開發與應用不但能解決現階段的高分子材料所面臨的問題，而且也將積極地推動高分子材料向功能化、智能化、精細化方向的發展。與此同時，我國十二五計劃也將高分子材料的開發研究納入了其中，作為其重要研究方向之一的新型高分子材料的開發研究必將會極大地推動我國材料技術的發展。

一、簡述高分子材料

1.高分子材料

高分子材料（macromolecular material），以高分子化合物為基礎的材料。基本成分為聚合物，或以其含有的聚合物的性質為其主要性能特征的材料。高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料，通常分子量大于10000，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合體。

2.國內外高分子材料開發現狀

高分子材料與金屬材料和無機非金屬材料共同構成了應用性材料科學的最重要的三個領域。高分子材料憑借其獨特的優勢占領了巨大的市場。

世界高分子材料工業正在高速地發展著。世界合成樹脂量從1950年的1.5M工增長到2005年的212M工，每年大概以5%的增長率在迅速地增長。現在塑料的產量早已超過了木材和水泥等結構材料的總產量。合成橡膠的產量也已超過了天然橡膠，而合成纖維的年產量在上個世紀80年代就已經達到了棉花、羊毛等天然和人造纖維的2倍。對于我國而言，目前我國是世界上最大的樹脂進口國，每年進口的樹脂數量大約是世界樹脂總貿易的25%到30%。我國的樹脂合成工業正高速地發展當中，樹脂合成能力也在飛速地提高中。然而與西方發達國家仍然存在著差距。

3.開發新型高分子材料的重要意義和途徑

自上世紀30年代高分子材料的出現開始到現代，世界工業科學不再只是滿足與對基礎高分子材料的開發研究，從90代開始，科學家們就將注意力集中到了高功能，高智能的高分子材料開發上。現代工業對于新型高分子材料的需求日益強烈。像納米高分子材料，通常是將納米微粒與聚合物基材進行復合，利用其特殊性質來開發新產品，這比研究全新的聚合物材料投資少，周期短，生產成本低。與普通改性材料不同，納米粒子具有特殊的表面效應、體積效應、量子尺寸效應以及宏觀量子隧道效應等，這些效應的綜合作用導致了改性后的高分子材料具有特殊性能。比如，納米粒子巨大的比表面積產生的表面效應，可使經納米粒子改性后的高分子材料的機械性能、熱傳導性、觸媒性質、破壞韌性等均與一般材料不同，有的材料還具有了新的阻燃性和阻隔性。

新型高分子材料的開發主要是集中在制造工藝的改進上，以提高產品的性能，減少環境的污染，節約資源。就目前而言，合成樹脂新品種、新牌號和專用樹脂仍然層出不窮，以茂金屬催化劑為代表的新一代聚烯烴催化劑開發仍然是高分子材料技術開發的熱點之一。在開發新聚合方法方面，著重于陰離子活性聚合、基團轉移聚合和微乳液聚合的工業化。在第二次世界大戰中發展起來的高分子復合技術，以及出現于50年代的高分子合金化技術后。新的復合技術和合金化技術層出不窮。新型高分子材料的開發，不但能夠滿足現代工業發展對于材料工業的高要求，更能夠促進能源與資源的節約，減少環境的污染，提高生產能力，更能體現出現代科技的高速發展。

二、新型高分子材料的應用

現代高分子材料是相對于傳統材料如玻璃而言是后起的材料，但其發展的速度應用的廣泛性卻大大超越了傳統材料。高分子材料既可以用于結構材料，也可以用于功能材料。

現階段新型高分子材料大致包括高分子分離膜，高分子磁性材料，光功能高分子材料，高分子復合材料這幾大類：

第一，高分子分離膜是用高分子材料制成的具有選擇透過的半透性薄膜。采用這樣的薄膜，以壓力差、溫度梯度、濃度梯度或電位差為動力，與以往傳統的分離技術相比，更加的省能、高效和潔凈等，被認為是支撐新技術革命的重大技術。

第二，高分子磁性材料是磁與高分子材料相結合的新的應用。早期磁性材料具有硬且脆，加工性差等缺點。將磁粉混煉于塑料或橡膠中制成的高分子磁性材料，這樣制成的復合型高分子磁性材料，比重輕、容易加工成尺寸精度高和復雜形狀的制品，還能與其它元件一體成型等。

第三，光功能高分子材料，是指能夠對光進行透射、吸收、儲存、轉換的一類高分子材料。目前，這一類材料已有很多，應用也很廣泛。

第四，高分子復合材料是指高分子材料和不同性質組成的物質復合粘結而成的多相材料。高分子復合材料最大優點具有各種材料的長處，如高強度、質輕、耐溫、耐腐蝕、絕熱、絕緣等性質。

這些新型的高分子材料在人類社會生活，工業生產，醫藥衛生和尖端技術等方方面面都有著廣泛的應用。例如，在生物醫用材料界上，研制出的一系列的改性聚碳酸亞丙酯（PM-PPC）新型高分子材料是腹壁缺損修復的高效材料：在工業污水的處理上，在不添加任何藥劑的情況下，利用新型高分子材料物理法除去油田中的污水：開發的聚酰亞胺等熱固性樹脂及苯乙烯、聚丙烯等熱塑性樹脂復合材料，這些材料比強度和比模量比金屬還高，是國防、尖端技術方面不可缺少的材料；同樣，在藥物傳遞系統中應用新型高分子材料，在藥劑學中應用，在包轉材料中的應用等等。新型高分子材料已經滲透于人類生活的各個方面。

三、綜述

材料是人類用來制造各種產品的物質，是人類生活和生產的物質基礎，是一個國家工業發展的重要基礎和標志。作為材料重要組成部分的高分子材料隨著時代的發展，技術的進步，越來越能影響人類的生活。新型高分子材料的不斷開發像納米技術、熒光技術、導電技術、生物技術等的實施必將使得高分子材料在工業化的應用中不斷進步。區別于我們已經開發研究成熟的一些傳統材料，高分子材料的研究開發存在著無窮的潛力。正如一些科學家預言的那樣，新型高分子材料的開發將有可能會帶來現代材料界的一次重大革命。

參考文獻：

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【關鍵詞】高分子材料成型加工 教學改革 課程設計

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）14-0010-02

在高分子科學的學科構架中，形成了高分子化學、高分子物理、高分子工程三個基礎性分支學科，以及功能高分子及高分子新材料兩個綜合性研究領域。高分子材料成型加工屬于高分子工程研究的范疇，高分子工程的主要研究線索是，研究在外場（剪切力、振動力、溫度、壓力等）作用下，高分子的鏈運動、相態及結構的變化規律和控制條件，從而發展聚合物成型的新方法和新技術。

高分子材料是材料領域的后起之秀，它具有許多其他材料不可比擬的突出性能，在尖端技術、國防建設和國民經濟各個領域已成為不可缺少的材料。大多數高分子材料需要經過成型加工才能形成制品，無論金屬、陶瓷、玻璃還是天然材料，沒有哪一種材料能像高分子材料那樣，其最終結構與性能都強烈依賴于加工過程。高分子材料加工過程是控制聚合物制品結構和性能的中心環節，內容涉及高分子物理、高分子化學、聚合物流變學、機械、計算機模擬等多學科，其任務是了解高分子材料的加工特性，確定最適宜加工條件，制取最佳性能產品，為合成具有預期性能的高分子材料提供理論依據。

高分子材料成型加工是高分子材料與工程專業最重要的專業核心課程之一。高分子材料成型加工的工程本質決定了它是一門多學科交叉、科學與工程緊密結合的學科。為使學生建立起大工程的觀點，理解其精髓，本課程的講授會涉及以上諸多學科的內容，要使學生在有限的學時內掌握這門課的基本內容，并且通過對高分子材料成型加工課程的學習，具有高分子材料及其制品設計、生產和研究的科學思維以及創新研究素質，無論對授課老師還是學生而言都是一個新的挑戰。筆者結合自身講授高分子材料成型加工課程的教學實踐，在課程體系、教學內容、教學方法等方面提出以下幾點看法。

一 加強課程的橫向聯系

高分子材料的生產有三大關鍵要素：適宜的材料組成、正確的成型加工方法、配套的成型機械及成型模具。要生產出一個有使用價值，能夠利用現有成型設備進行加工的高分子材料制品，必須同時滿足以上三個要素。高分子材料生產三個要素之間相互聯系、相互影響，是一個不可分割的有機整體。從這個意義上來看，高分子材料成型加工與成型機械的聯系應是非常密切的。

高分子材料成型加工與高分子材料成型機械是高分子材料與工程專業的兩門專業基礎課，這兩門課程在本質上有密切的聯系，高分子材料成型加工課程包括原材料樹脂、助劑、配方設計、成型設備、成型模具、工藝條件及控制等方面，高分子材料成型設備課程主要講述不同加工方法所采用的成型設備，如開煉機、密煉機、擠出機、注塑機、壓延機、中空吹塑機等，從其包括的課程內容看，成型加工和成型機械相互滲透、相互聯系，也有交叉重疊的內容，因此有必要對這兩門課程的教學內容從整體的高度重新進行規劃。

在這個原則的指導下，教師在教學中可以按照原材料、設備、工藝這三大要素組織教學內容，從而把兩門課的知識點有機地融合起來，加強課程的橫向聯系，打破傳統的教學模式，培養學生的大工程觀。如在講授聚氯乙烯（PVC）管材擠出成型工藝這部分內容時，教師首先講授擠出所用的原材料配方（PVC樹脂、各種助劑），由于PVC樹脂牌號眾多，不同牌號的樹脂制備方法不同，樹脂的性能也不同，在加工過程中所選用的工藝也會有所差異，因此，教師在開始講授成型工藝時，有必要使學生具備原材料選擇這個意識。然后介紹管材成型所需的設備（包括擠出機類型、機頭口模、螺桿結構、螺桿組合、傳動系統、控制系統、輔機）。如在講解螺桿時，可分析各種螺桿結構參數對成型加工的影響，各種不同混合、混煉元件的螺桿組合所具有的加工特性，并結合PVC管材生產工藝特點，講解生產PVC管材所用螺桿的選用原則。在講解擠出機機頭口模時，可將機頭口模流道的設計、口模類型等涉及成型機械的內容引入課堂中，使學生掌握有關機頭口模設計的基本原則。最后，講授PVC管材生產的工藝條件及控制方法（螺桿轉速、牽引速度、擠出機及機頭溫度）及其對制品性能的影響。

教學內容改革是21世紀高等教育教學改革的重點，將高分子材料成型加工與成型機械有機結合起來，重新組織課程內容既有利于教師的教學與學生的學習，增強理論教學的課堂教學效果，同時節約下來的理論教學課時可用于實踐教學環節，培養學生的動手能力和創新意識，提高在社會上的競爭力，也符合高分子材料加工行業對本專業畢業生所提出來的越來越高的要求。

二 按課程主線組織教學內容

本課程以“材料―成型加工―制品性能”這條高分子材料成型加工的主線組織教學內容，重點了解和掌握高分子材料、成型加工工藝、制品性能三者的關系；材料的不同與成型加工方法的關系；同樣的材料用不同的加工工藝方法或加工工藝條件，所得制品的性能為何不同；制品的性能

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* 基金項目：廣東石油化工學院教育科學研究基金項目

與材料本身的性質有何關系等，強調了成型加工對制品性能的重要性，即高分子材料最終的結構與性能強烈依賴于加工過程這一獨特之處，這是本課程的主題思想――高分子材料的工程特征，教師在教學過程中，將這一主題思想貫徹始終是本課程教學的首要目標。

在教學過程中，任課教師應將高分子科學基礎理論與實際生產和日常用品的例子相結合，與學生進行分析和討論，啟發學生在學習過程中牢牢抓住本課程的主題思想。對于聚合物來說，具體結構決定了它的性能，同一種鏈結構的聚合物，由于成型加工條件的不同，分子鏈的排列與堆砌方式會有所不同，從而形成不同的聚集態結構，聚集態結構不同，制品性能也大不相同。如生產聚丙烯注塑件時，聚丙烯注塑制品最終的物理性能不僅與本身分子量和結晶性等有關，而且與注射工藝條件的控制有關。不同的工藝條件導致聚丙烯具有不同的微觀結構，而微觀結構又直接影響聚丙烯注塑制品的強度、韌性、硬度以及成型加工等性能。如聚丙烯注塑件的光學性能會受到注射成型條件的影響，聚丙烯注塑件在冷卻過程中，由于塑件不同部位的溫度場、應力場的分布不同，從而會造成注塑件內不均勻的體積收縮和密度分布，因此嚴重影響了塑件的光學性能和力學性能。這些例子很好地體現了“高分子材料―成型加工―制品性能”這條高分子材料成型加工的主線。

三 對教學方法進行改革

1.多媒體教學

高分子材料成型加工屬于專業技術課，教學內容具有很強的理論性和實踐性，許多內容涉及成型機械的結構以及具體的操作過程，在學生大多缺少實際感性認識的情況下，單純依靠文字的板書進行課堂教學，學生難以理解，教學效果不理想。因此，課堂講授可借鑒國內一些院校的聚合物成型加工精品課程網站的教學資源來制作多媒體課件，通過結合所用的教材，有選擇性地將多媒體動畫仿真和圖片資料補充到電子課件中，不斷修改完善課件內容，增加課堂信息量，提高教學效果，激發學生的學習興趣。為了加深學生對實際生產過程各種機械設備、操作工藝的認識，教師可通過收集各種高分子材料成型加工廠的生產視頻，然后在課堂上進行播放講解，可增加學生對高分子材料成型加工工藝的感性認識。如在講薄膜的中空吹塑時，大多數學生對旋轉機頭的工作方式比較陌生，筆者通過給學生播放帶有旋轉機頭口模的中空吹塑生產過程，學生在錄像中可以很直觀地看到旋轉機頭在工作中的運行情況，以及旋轉機頭如何調整薄膜厚度的工作原理，這些都使學生感受到課本的理論知識并不是枯燥的，它來源于生產實際，并對生產實際起到指導作用。

除了在課堂上引入多媒體課件外，教師還可向學生推薦一些著名的專業網站，包括美國塑料工程師學會（SPE）、美國塑料工業協會（SPI）、中國注塑技術論壇、聚合物技術網等，鼓勵學生了解加工工程的前沿發展，從而提高學生的學習興趣。

2.案例教學

為了提高學生分析問題和解決問題的能力，經常以日常生活中常用高分子材料制品進行案例教學，幫助學生認知高分子材料成型加工的整個過程，如日常用到的筆記本外殼、空調外殼、排水管、薄膜、泡沫塑料、汽車輪胎等，啟發學生去思考，然后進行討論，針對常用制品分析所用的原材料、成型方法和工藝，使學生在看得見、摸得著的實例中體會所學知識，這樣的教學方法提升了學生學習效率和學習效果。在實際教學中，教師可給學生提供一些案例，如某個工廠某批次的注射件出現了應力開裂現象，試讓學生討論分析其中的原因，并提出解決方案。通過課堂討論，學生從這一案例中可學到包括原材料、成型方法、成型工藝條件（溫度、壓力）、制品性能（應力開裂）在內的許多知識點，很好地將高分子材料基礎理論與生產實際相結合，學生可以充分理解“高分子材料―成型加工―制品性能”這一課程的主題思想。

3.課程設計

作為大工程觀教育理念的一部分，培養具有敏銳工程師意識的學生是工科教學的一個重要目標，高分子材料成型加工課程作為一門實踐性很強的學科，可為學生將來走進企業站穩腳跟打下良好的基礎，因此，在教學中引入項目教學的理念，讓學生利用各種校內外的資源及自身的經驗，通過完成給定的工作任務來獲得知識與技能。本專業的課程設計是以高分子材料生產流程為主線，實現項目教學，以培養學生的創新能力。

設計內容可以典型的通用高分子材料（如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等）的生產任務為依托建構、設計出一個高分子材料產品生產項目（包括廠址的選擇、原料選擇、配方設計、高分子材料加工方法、設備的選型以及生產成本的核算等）。它有效地解決了傳統教學中理論與實踐相脫離的弊端，使理論教學內容與實踐教學內容通過課程設計緊密地結合在一起。在設計的過程中，學生通過互聯網查找大量的資料、數據，通過到企業調查，掌握了許多第一手資料，在這個過程學生可以概括性地知道所學專業的主要工作內容及其在整個生產過程中所起的作用。

四 結束語

高分子材料成型加工是一門實踐性很強的專業技術課程。結合該門課程自身的特點，通過采取加強課程間的聯系，抓住課程主線教學、改革教學方法等措施，力圖改變該課程課堂講授效果不高、學生學習積極性普遍較低等現象。

在不斷深化教學改革的過程中，要想使學生學有所得、融會貫通，首先應提高學生在高分子材料產品的設計、生產和研究等方面的綜合應用能力，從而培養具有卓越工程師意識的高分子材料專業技術人才。

參考文獻

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關鍵詞：可降解高分子材料；光降解；生物降解；光-生物降解

隨著經濟的發展和人們生活節奏的加快，塑料飯盒、塑料袋等一次性產品開始頻繁出現在人們的日常生活中，它們在給人們的生活帶來便利的同時，也因其非自然降解性造成了極大的環境問題，即“白色污染”。“白色污染”既是一種視覺污染，也會影響土壤、空氣、水體等的質量，因此努力合成并推廣使用可降解高分子材料成為當務之急。按照降解機理，可降解高分子材料可分為光降解高分子材料、生物降解高分子材料和光-生物雙降解高分析材料三大類。

1.光降解高分子材料

光降解高分子材料的特征是含有光敏基團，可吸收紫外線發生光化學反應，在太陽光的照射下，發生分子鏈的斷裂和分解，由大分子變成小分子。

向塑料基體中加入光敏劑是目前使用比較多的制備光降解塑料的方法。光降解引發劑可以是過渡金屬的各種化合物，如：鹵化物、脂肪酸鹽、酯、多核芳香族化合物等。很多學者都發現TiO2對聚丙烯的光降解有明顯的催化作用，等人［1］分析了加有銳鈦礦型納米二氧化鈦的聚丙烯纖維在人工加速紫外光降解和自然光降解過程中拉伸斷裂伸長率和表面形態的變化情況，得出銳鈦礦型納米TiO2可作為聚丙烯的一種高效光敏劑的結論。除了TiO2，還有很多其它光敏劑，如硬脂酸鈰、硬脂酸鐵、N,N-二丁基二硫代氨基甲酸鐵、硬脂酸錳等均對聚乙烯薄膜有顯著的光敏化作用效果。

在高分子中添加光敏劑制得改性高分子雖然能降解，但只是部分降解，而化學合成的羰基聚合物、Et/CO等，則能完全降解。一氧化碳和烯烴的交替共聚產物——聚酮，因為分子鏈中含有大量以酮形式存在的羰基，容易在紫外光的照射下發生光降解，羰基鍵附近的碳鏈斷裂生成酮類、烯類及一氧化碳等低分子物質并返回到物質循環圈中，不存在環境污染，是一種新型的環境友好材料［2］。且有實驗證明，分子量大、結晶度低的聚酮光降解性能更好。

2.生物降解高分子

生物降解材料包含完全生物降解高分子和生物破壞性高分子，前者是指在微生物作用下，在一定時間內能完全分解成二氧化碳和水的化合物；而后者在微生物作用下，僅能被分解成散落碎片。

2.1 淀粉降解塑料

淀粉是天然高分子化合物，具有可再生、價格便宜、生物降解性等優點，成為近年來研究的熱點。淀粉降解塑料泛指組成中含有淀粉或其衍生物的塑料，發展至今已經過了四個時期：填充型淀粉塑料，光/生物雙降解型塑料，共混型塑料和全淀粉熱塑性塑料。

填充型淀粉塑料一般是烯烴類聚合物中加入廉價的淀粉作為填充劑，其中淀粉含量在10%30%，僅淀粉能降解，被填充的PE、PVC等塑料需要幾百年才能達到完全生物降解。光/生物雙降解型是由光敏劑、淀粉、合成樹脂及少量助劑等制成，其降解機理是先降解的淀粉可使高聚物母體變得疏松，增大表面/體積比，同時光敏劑、促氧劑等物質被光、熱、氧引發，發生光氧化和自氧化作用，導致高聚物分子量下降并被微生物消化［3］。接下來人們發現，通過共混能解決淀粉粘性高、抗濕性低及與一些聚合物不相容等缺點，于是開始將淀粉與聚烯烴類等一些不可降解聚合物混合來提高淀粉的強度，但這類產品不能完全降解；后來便試圖將其與PCL、PEG等可降解聚合物共混，制得了很多可完全降解材料。全淀粉熱塑性塑料含淀粉70%-90%,其余組成是一些可光降解的加工助劑，使用后能在環境中完全降解，但天然淀粉不具有熱塑性，必須先利用物理場作用使其分子結構無序化后才能在塑料機械中加工成型。

2.2 化學合成型生物降解高分子［4］

酯基在自然界中容易被微生物或酶分解，所以常采用含有酯基結構的脂肪族聚酯來合成生物降解高分子材料，工業化的有聚乳酸和聚己內酯。

聚乳酸是以淀粉、糖蜜等為原料，發酵制得的易生物降解的熱塑性材料，因乳酸存在一個羥基和一個羧基，可通過縮聚反應直接轉換成低分子量聚酯，再通過選擇適宜的聚合條件來合成目標分子量的聚合物。聚乳酸具有良好的生物可降解性、相容性、透明性、機械性能及物理性能等，被視為新世紀最有發展前途的新型包裝材料。聚己內酯也是脂肪族聚酯中應用較為廣泛的一種可降解高分子材料，通過己內酯的開環聚合制得，是一種半結晶型聚合物，室溫下為橡膠態，具有很好的柔韌性、加工性和生物相容性，土壤中掩埋一年后能被微生物降解掉95%左右，降解產物是二氧化碳和水，被認為是環境友好包裝材料。

2.3微生物合成的完全生物降解高分子［21-26］

微生物合成高分子材料是通過用葡萄糖或淀粉類喂養，微生物在體內發酵合成的一類有機高分子材料，主要包括微生物多糖、微生物聚酯和聚氨基酸等。

γ-聚谷氨酸就是利用微生物發酵生成的一種多功能生物高分子，具有生物相容性、可降解、無毒副作用等特性，可用于制備高吸水性樹脂,作為一種治療骨質疏松的重要載體、藥物緩釋材料,吸附重金屬等，具有廣泛的應用前景［5］。聚羥基脂肪酸酯是一類由很多細菌在非平衡生長條件（如缺氧、磷等）下合成的線性聚酯，可作為碳源和能源的貯藏性物質，增強細菌的生存能力，在自然界中可被微生物和特定的酶降解為二氧化碳和水，并且具有熱可塑性、生物可再生、生物相容性、光學異構性等，可作為生物醫用材料、日常消費用塑料制品、生物可降解包裝材料、生物能源，已成為可降解生物材料領域研究的熱點。

3.光/生物雙降解高分子材料

顧名思義，光/生物雙降解高分子材料同時具有光、生物雙降解功能，將光降解機理與生物降解機理結合起來，可以使二者優缺點互補，達到更好的降解效果。其制備方法主要是在通用高分子材料中添加光敏劑、自動氧化劑、抗氧劑和生物降解助劑等。目前研究比較多的有淀粉和光敏劑光降解樹脂合成的光/生物雙降解淀粉塑料及可控降解劑共混改性法制得的改性可控光/生物雙降解聚丙烯纖維制品等。光/生物雙降解淀粉塑料前面已提過，此處不再贅述，而可控雙降解聚丙烯纖維制品憑借著其可控降解性、存放性、無毒性等眾多優點，必將具有巨大的發展前景。

4.結語

隨著“白色污染”的日益加重和石油資源的日益枯竭，加大對高分子廢棄物的回收利用率和研制出高效的降解技術都是有效的解決途徑，但只有研究出可自然降解的高分子材料才能從根本上解決這些問題，且光-生物雙降解高分子材料憑借著其獨特的優勢將會成為今后的研究重點之一。(作者單位：鄭州大學材料科學與工程學院)

參考文獻：

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篇5

【關鍵詞】生物降解；天然；高分子；藥物緩釋

近年來，高分子材料被越來越多地應用于生物醫藥領域，其中尤以可生物降解高分子材料最為引人關注。這類材料不僅具備可生物降解性和生物相容性，還能在體內降解成小分子化合物，從而被基體代謝、吸收或排泄，對人體無毒副作用[1]。生物降解高分子材料被廣泛用于藥物緩釋載體、醫用手術縫合線、骨內固定材料、組織工程材料等，其中尤以用作藥物緩釋載體的研究最為廣泛而深入。

藥物緩釋就是將小分子藥物與高分子載體以物理或化學方法結合，在體內通過擴散、滲透等方式，將小分子藥物以適當的濃度持續的釋放出來。藥物緩釋體系有利于提高藥物療效、降低毒副作用，使藥物能在指定時間內按預定的速度釋放到指定的部位，使藥物在體內能夠保持有效濃度，減小或消除副作用[2]。目前，用于充當藥物緩釋載體的生物降解高分子材料主要包括天然高分子與合成高分子兩大類。本文主要綜述了天然生物降解高分子材料在藥物緩釋領域的應用，并將其分為以下幾類：

1、蛋白質類

（1）絲素蛋白

絲素蛋白是一種源于蠶絲的天然高分子材料，其性質穩定、無毒、廉價易得，具有良好的生物降解性和生物相容性。目前，絲素蛋白作為藥物緩釋載體的研究主要集中于絲素微球、絲素凝膠以及絲素膜三類。

絲素蛋白與其他天然高分子材料可以復合制得緩釋微球/微囊。韓龍龍等[3]研究了絲素蛋白-海藻酸鹽緩釋微膠囊的結構和釋藥性能。研究發現，復合微囊中的絲素蛋白與海藻酸鹽分子間有靜電和氫鍵作用，交聯劑戊二醛對微囊外層的絲素蛋白也有交聯固化作用，使得絲素蛋白與藥物間的物理交聯作用加強，藥物包封率提高。

水凝膠藥物釋放系統中，藥物通常以包埋或吸附的方式固定在凝膠中。當環境（如溫度、pH值或離子強度等）改變時，凝膠表面的孔洞變大，藥物便能從孔洞中釋放出來[4]。盧敏等[5]制備出具有交聯結構的絲素蛋白/聚氨酯（SF/PU）水凝膠。通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察到SF/PU水凝膠具有多孔結構，藥物釋放時間達到10h以上。馬曉曄等[6]通過自由基聚合的方法合成制備了自膨脹PAAS-SF semi-IPN水凝膠（聚丙烯酸鈉-絲素半互穿網絡水凝膠），發現隨著水凝膠中絲素蛋白含量的增加，凝膠的膨脹率增大，壓縮強度減小，藥物釋放速率加快。

絲素蛋白膜是一種多孔網狀結構的天然聚氨基酸膜。吳莉[7]以鹽酸利多卡因為模型藥物，絲素蛋白為膜材，制備了鹽酸利多卡因絲素蛋白雙層膜。實驗證明，雙層絲素膜比單層膜有更明顯的緩釋作用。陳建勇等[8]研究認為離子化藥物在絲素膜上的滲透性對外部溶液的pH值有良好的響應性能。當絲素膜荷電與藥物離子荷電不同時，藥物的滲透速度變慢；當絲素膜的荷電與藥物荷電相同時，藥物的透過速度加快。因此，可將絲素膜制成藥物滲透速度調控膜。

（2）膠原

膠原是人體內含量最豐富的蛋白質，膠原具有生物相容性和弱的免疫原性，并且具有高度親水性、透氧性等優點，因此是優良的藥物載體。膠原膜可解決非水溶性藥物的局部給藥問題，可將非水溶性藥物顆粒均勻分散在膠原基質中，制成混合藥膜。

廖紅勝等[9]制備了納米羥基磷灰石/膠原材料復合硫酸慶大霉素緩釋系統（nano-HA/C-GM-DDS），并觀察其體內釋藥效力。研究證實，nano-HA/C-GM-DDS在體內有較好的緩慢釋放效應，是一種較好的治療骨組織感染的生物材料。梁興宇等[10]采用煅燒掛漿法制備了膠原緩釋微球復合硫酸鈣/凍干骨支架，并且研究該種植體的細胞相容性。結果發現，制得的支架能促進成骨細胞的生長，并且發現細胞有向空隙內部長入的趨勢，經過表面修飾后的支架較原來的細胞相容性有了明顯提高。

（3）纖維蛋白

纖維蛋白粘合劑是由多種血漿蛋白成分組成的一種復合制劑，其主要成分為纖維蛋白原/ 凝血Ⅷ因子（主體膠）和凝血酶（催化劑），經過簡單處理后便可形成纖維蛋白凝膠。該凝膠為三維網狀結構，網眼可以形成儲藥庫，將治療用的藥物包合在凝膠內[11]。隨著凝膠被逐漸吸收和降解，藥物便可緩慢釋放，從而產生理想的藥物定向緩釋作用。

張宏偉等[12]探討了在大鼠坐骨神經損傷后，局部應用纖維蛋白凝膠（FG）-他克莫司（FK506）藥物緩釋系統對神經再生的影響。研究證明，FG-FK506藥物緩釋系統在大鼠坐骨神經再生中起到明顯促進作用。Kawasaki等[13]在生物膠緩釋作用的體外實驗中發現，膠內所含抗腫瘤藥物的釋放與膠內外藥物的濃度差密切相關。白波等[14]認為纖維蛋白凝膠的濃度及含水量對藥物的釋放有影響，凝膠濃度過高，則網孔越致密，藥物貯存效果降低，影響藥物的釋放速度和時間。

2、殼聚糖類

殼聚糖是一種天然的生物高分子線形多糖，其廣泛存在于低等植物菌類、藻類的細胞，節肢動物蝦、蟹、昆蟲的外殼，貝類、軟體動物的外殼中，是地球上僅次于植物纖維的第二大生物資源。殼聚糖具有良好的生物相容性、降解性、低毒性，在藥物載體方面得到大量的應用與研究。目前，殼聚糖緩釋體系主要分為：殼聚糖微球、殼聚糖納米粒子、殼聚糖緩釋膜、殼聚糖緩釋凝膠四種類型。

曲鳳華等[15]采用乳化-化學交聯法制備殼聚糖微球及殼聚糖-明膠復合物微球。在對殼聚糖藥物緩釋的研究基礎上，對殼聚糖復合明膠后，對藥物緩釋的影響情況進行了研究探索，研制出阿司匹林殼聚糖-明膠微球，為阿司匹林提供了一種理想的緩釋載體。吳永軍[16]用紅色無定形納米硒，輔以殼聚糖、玉米淀粉，合成出了納米硒-殼聚糖復合顆粒，在模擬消化液中研究了復合物的硒緩釋行為，考察了模擬消化液酸堿值、緩釋溫度、緩釋時間對硒釋放率的影響，得到了含硒復合物的最佳緩釋條件。董亮等[17]以殼聚糖和羧甲基殼聚糖混合物作為基質，采用溶劑揮發法制備丹皮酚藥膜，以體外釋放法研究藥膜對丹皮酚的控釋能力。結果發現以1∶1的殼聚糖和羧甲基殼聚糖混合為溶質（甘油含量為2%）制備的藥膜具有較理想的物理性質和藥物緩釋能力。林友文等[18]研究了不同配比、不同pH對殼聚糖/甘油磷酸鈉（CS/GPS）水凝膠的溫敏性及載藥凝膠緩釋性能影響，發現一定配比CS/GPS體系在37℃具有快速凝膠化特性，證實了溫敏性載藥凝膠對藥物具有緩釋作用。

3、淀粉類

淀粉作為一種可生物降解的高分子材料，來源豐富，價格低廉，具有良好的可降解性和生物相容性，尤其是支鏈淀粉天生具有螺旋狀孔洞結構，可作為藥物載體制成淀粉微球、淀粉膜等形式。

李仲謹等[19]以可溶性淀粉作為原料，N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯劑，采用包埋法制備了氟苯尼考淀粉微球，采用體外動態釋藥法評價其釋藥特征。研究發現，氟苯尼考淀粉微球體外釋藥規律符合一級釋放方程和Korsmeyer-Peppas模型方程。李增和等[20]將聚乙烯醇（PVA）溶解后與淀粉（St）共混制得聚乙烯醇/淀粉復合膜，并考察了m（St）∶m（PVA）、反應溫度、增塑劑、交聯劑用量、反應時間對薄膜性能的影響，優化了實驗條件，最終制得拉伸強度、斷裂伸長率較大，吸水率和透NH4+率均較低，共混體系的相容性好的薄膜。

4、展望

天然高分子材料相比合成高分子材料，具有更好的生物相容性、低毒性、可降解性。未來在天然高分子材料在藥物緩釋方面的研究將側重于多種材料的復合改性（包括與無機材料復合、天然高分子之間復合、與合成高分子復合等）、緩釋載體構建以及臨床應用研究。隨著科技的不斷進步，天然高分子必將在醫藥領域發揮更積極的作用。

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篇6

[關鍵詞]材料發展、金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料

人類社會的發展歷程,是以材料為主要標志的。歷史上,材料被視為人類社會進化的里程碑。對材料的認識和利用的能力,決定著社會的形態和人類生活的質量。歷史學家也把材料及其器具作為劃分時代的標志:如石器時代、青銅器時代、鐵器時代、高分子材料時代……

100萬年以前,原始人以石頭作為工具,稱舊石器時代。1萬年以前,人類對石器進行加工,使之成為器皿和精致的工具,從而進入新石器時代。現在考古發掘證明我國在八千多年前已經制成實用的陶器,在六千多年前已經冶煉出黃銅,在四千多年前已有簡單的青銅工具,在三千多年前已用隕鐵制造兵器。我們的祖先在二千五百多年前的春秋時期已會冶煉生鐵,比歐洲要早一千八百多年以上。18世紀,鋼鐵工業的發展,成為產業革命的重要內容和物質基礎。19世紀中葉,現代平爐和轉爐煉鋼技術的出現,使人類真正進入了鋼鐵時代。與此同時,銅、鉛、鋅也大量得到應用,鋁、鎂、鈦等金屬相繼問世并得到應用。直到20世紀中葉,金屬材料在材料工業中一直占有主導地位。20世紀中葉以后,科學技術迅猛發展,作為發明之母和產業糧食的新材料又出現了劃時代的變化。首先是人工合成高分子材料問世,并得到廣泛應用僅半個世紀時間,高分子材料已與有上千年歷史的金屬材料并駕齊驅,并在年產量整理的體積上已超過了鋼,成為國民經濟、國防尖端科學和高科技領域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的發展。陶瓷是人類最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。50年代,合成化工原料和特殊制備工藝的發展,使陶瓷材料產生了一個飛躍,出現了從傳統陶瓷向先進陶瓷的轉變,許多新型功能陶瓷形成了產業,滿足了電力、電子技術和航天技術的發展和需要。

現在人們也按化學成分的不同將材料劃分為金屬材料,無機非金屬材料和有機高分子材料三大類以及他們的復合材料。

金屬材料科學主要是研究金屬材料的成分組織、結構、缺陷與性能之間內在聯系的一門學科。金屬材料科學與工程的工作者還要研究各種金屬冶煉和合金化的反應過程和相的關系,金屬材料的制備方法和形成機理,結晶過程以及材料在制造及使用過程中的變化和損毀機理。對其按化學成份進行分類可以分為鋼鐵、有色金屬以及復合金屬材料。按用途分類包括結構材料和功能材料。

篇7

現在用于文物保護的材料主要包括人工合成高分子材料以及天然高分子材料兩種，其中對于人工合成高分子材料的使用更加普遍。在保護彩繪類文物通常所使用的材料為PrimalAC33、B72、有機硅等，它們具有顏色變化小、粘結性好、耐老化等特點。但是PrimalAC33的Tg僅為14℃，所以在常溫下此材料會因為太軟而容易吸灰；同時B72在老化后其可逆性會變差，并且會變得脆、黃。由于上述材料的種種不足，在當今文物保護中對于新材料的研發變得十分重要。而使用物理或化學的方法在高分子材料中混合納米材料，使其既有納米材料又具有高分子材料的性能，則現今的文物保護中具有重要作用。將納米材料的量子尺寸效應用于文物保護中具有很大的優勢，相比較宏觀大塊的材料而言它具有獨特的光、熱、電、力、光以及化學特征，主要表現如下：

一、同步增強增韌效應

納米材料的比表面積很大、粒徑很小，因此與其它材料具有很強的結合力，在制作復合材料時不僅能提高材料的強度還能夠增強材料的韌性。對分散有納米TiO2的PMMA進行拉伸實驗，可知若加入的TiO2為5%，則拉伸強度會增加60%；若加入的TiO2為15%，則拉升強度增加90%。通過實驗可知，使用納米材料能夠提高有機質文物的強度，例如年代久遠的紡織品、骨角象牙、紙張等，有助于對其進行長期保存。

二、透明及防遮蓋特性

納米材料的粒徑都小于100nm，而可見光的波長則為400nm至750nm，因此根據Mie理論可知納米級材料TiO2相對于可見光而言是透明的特性。所以用納米材料TiO2所制成的符合材料涂抹是無色、透明的，將其涂在文物的表面可以不改變文物原來的性狀。但如果在制備復合材料時納米材料發生的團聚，那么就可能是材料的實際粒徑大于納米級，降低符合材料的透明性。因此在制備復合材料時必須要保證納米材料均勻的分散在基體材料之中。

三、抗紫外線和耐老化特性

紫外線對文物具有很大的危害作用，紫外線的照射能夠使彩繪文物褪色、變色以及表面的彩繪脫落，能夠使的銀器變黑，同時使纖維類文物產生光解。而因為一些納米材料具有抗紫外線的特征，在保護文物免受紫外線損害方面起到了非常重要的作用。例如ZnO、TiO2等納米材料，它們本身具有半導體的特性，可以通過吸收或者散射紫外線來減小紫外線的通過率。同時，納米顆粒的量子尺寸效應使其在吸光時產生“寬化”和“藍移”現象進而增強了對紫外線的吸收作用。

四、疏水疏油性

納米材料的表面具有很高的化學活性，非常容易與周圍的氣體小分子結合，從而形成一層非常薄的氣體膜，這層薄膜阻止了水分子與油分子吸附在材料的表面，因此使得材料呈現出疏水疏油的特性。納米材料的這種應用在古代的“黑漆古”銅鏡就有所應用，研究發現在“黑漆古”銅鏡的表面有一層大約10um的表層，該表層含有納米SnO2微粒，有效的阻止了外部的空氣和水分對文物表面的腐蝕。運用納米材料的雙疏性可以對防止酸雨等對室外文物破壞。

五、抗菌防霉性

根據納米材料的有效成分可以將其分為光催化型、金屬離子型、稀土激活光催化復合型等3類，它們都具有抗菌防霉的作用。其中，都屬于光催化納米材料，它們在文物保護中使用的更為頻繁，這類材料的作用機制是利用了納米粒子的光催化作用。納米半導體通過以下兩種方式進行殺菌：一是光生空穴與光生電子直接與細菌的細胞壁、細胞膜以及細胞內的相關成分產生反應；另一種方式則是和自由基（等）與脂類、酶類、蛋白類、核酸等生物大分子反應，直接作用于生物的細胞結構，或者經過一系列的氧化鏈式反應后對生物的細胞結構進行破壞。納米材料的這種性能有利于處于潮濕環境中的絲織物、紙質物等有機物進行保護，極大的保護文物免受防霉殺菌劑以及空氣凈化劑帶來的損壞。

六、呼吸性

材料的呼吸性是指，保護材料在不僅能夠阻止外界的液態水進入文物，同時也可以文物讓內部的水分通過氣體的形式從內部散發，使得文物內外的濕度達到一個相對平衡的狀態。對于石質的文物來說，其自身的毛細孔就可以保證文物與外界進行水分交換。一旦使用了高分子保護材料，由于材料具有防水性，會使得文物內部與外界不能很好的進行水分交換，進而在文物的內部會產生了一個很明顯的濕度梯度。如果外界的溫度發生了變化，那么在不同的濕度交界處就會存在顯著的收縮膨脹應力，如果文物長期受到外界溫度的變化，這種應力差將對文物產生一個非常大的破壞。

如果將納米顆粒加入到高分子材料中，使得文物內部產生了很多的微小空隙，進而增加了文物透水透氣的性能；并且使用納米材料也不會影響文物本身的毛細空氣，可以保證文物能夠順利的與外界進行水分交換。經實驗證明，加入了納米材料的高分子材料其不僅具有良好的透氣性，其本身的憎水水也沒有受到影響，所加入的納米粒子越多材料的通透性就越好。納米材料的這種性能對于一些石質類、陶瓷類文物的保護作用非常明顯，可以增加文物的透氣性，防止其內的鹽分在溫濕度環境下溶解結晶，進而產生往復作用力作用在文物的孔壁，使得文物表面剝落。

七、總結

篇8

關鍵詞：構建原則；創新思維；能力培養；教學模式

職業學校的化學教學是為了提高學生的化學素質，為其他專業課程的學習打好基礎。在教學中不能僅關心提高課程內容的理論水平，和化學學科知識技能的傳授，更重要是培養學生化學的綜合素質和創新意識，最終達到提高綜合國力的目的。特別是目前化學與社會、化學與材料、化學與能源、化學與環境、化學與生命科學等的關系越來越密切。社會、生活、生產、科學技術的創新對化學的需要也越來越大。因此原來的職業學校的化學教學模式，已落后于化學的發展。本文對職業學校的化學教學的新模式做些粗淺的探討。

一、化學教學模式的構建原則

在教學模式在構建過程中應該遵循下面的原則：

1．基礎性原則。

職業學校的化學課程是其他專用課程的基礎，決定了化學教學是一種基礎性的課程，從構建教學模式上來說，主要以化學基本知識的普及為框架滲透有關化學與社會的內容。

2．社會價值原則。

職業學校的學生畢業就是社會的高素質的勞動者，所以在教學模式上“化學與社會”內容十分廣泛，作為新的教學模式上應全程體現教學的社會價值。

3．實踐性原則。

化學是門實踐性比較強的課程，在教學模式構建中，要重視實驗環節，使學生既掌握化學實驗技術，又培養學生獨立工作能力和科學研究與創新能力等，達到理論與實踐的統一。

4．發展性原則。

由于新材料、新技術、新能源、環境等方面是知識不斷出現，所以在教學模式上要體現現代課程意識，要不斷將動態的具有較高價值的新成果引入教學過程。在教學模式上要不斷改革。

二、化學教學新模式的類型

遵循上述原則，我們在課改實踐中總結出以下基本教學模式

1．主題型教學模式。

“化學—人類進步的關鍵”這個是化學新課程的總主題，在整個化學教學過程中應該盡可能體現這一主題。在實際教學中我們根據知識體系的結構采取不同的分主題來實施教學。氮族元素結合生物圈中氮的循環，聯系農業生產的氮肥，以氮肥為主題；化學反應與能量、原電池原理以開發新能源為主題；硅和硅酸鹽工業、金屬和合成材料以材料為主題；如糖類、蛋白質、油脂可以人類重要的營養物質為主題；烴以石油化工為主題。

主體型教學模式可以使學生認識到自己所學內容的社會價值及其實用性，有利于學生學習興趣的激發和保持。

2．用途聯系型模式。

在元素化合物教學中應該將現代最新的有價值的有關元素化合物用途納入教學之中。如在鹵素學習時，可聯系海水化學資源的開發、利用和飲水與消毒化學；在學習NO的性質時，可聯系醫學新成就，介紹NO對人體某些疾病的治療作用，然后提出問題：為什么大量NO吸入人體有害，而少量的NO吸入卻能治療某些疾病？在硅和硅酸鹽學習時，可聯系新型無機高分子材料等；在學習有機高分子材料時，可聯系智能高分子材料、導點高分子材料、醫用高分子材料、可降解高分子材料、高吸水性高分子材料等。

用途聯系型模式使學生理解學習化學的重要性，激發學生學好化學的社會責任感。

3．情境滲透型模式。

對某些與中學基礎知識有密切關系的新的應用型成果可采取情境滲透型模式。例如，進行晶體類型與性質學習時，可以設定情境：將晶體缺陷對晶體生長、晶體的力學性能、電學性能、磁學性能和光學性能等有重要影響，如許多過渡金屬氧化物中的價態可以變化并形成非整比化合物，從而使晶體具有特意色彩等光學性質，甚至具有半導性或超導性。討論具有NaCl型結構的NiO晶體發生晶體缺陷形成的非整比化合物NiXO的結構特征等。

情境滲透型模式，增加了學生學習的親和力，促進了知識間的聯系，培養學生創新意識和創新能力。

4．實驗探究式模式。

化學是以實驗探究為基本特征的，因此，化學教學也應體現這一特征，并將其作為化學教學的主模式。探究的內容有物質的組成、結構、性質、變化規律以及物質的實用性等。在教學中，可把一些演示實驗改為邊講邊實驗，將驗證性實驗改為探索性實驗。如：聯系生物實驗“空氣中SO2含量的測定”，可讓學生聯系化學知識設計反應原理，根據具體操作，提出問題：為什么抽拉活塞時不能過快也不能過慢？設計“HCO3－結合H＋容易還是CO32－結合H＋容易”等探索性實驗。

實驗探究式模式，發揮學生的積極性和主動性，激發學生的求知欲，進而引導學生去探索化學知識的價值活動。

5．調查研究型模式。

對于某些與社會聯系緊密的、具有開放性的問題可采用“調查研究型”策略。如：調查食品添加劑的用途、種類；調查合成洗滌劑的成分、性能、種類、價格；調查各種電源的組成、性能、價格、使用壽命等；調查工業污染的現狀并提出合理的建議等。

調查研究型模式，通過接觸社會、接觸生活的方式，進一步使學生認識到化學在社會生活中的應用。

6．專題探究型模式。

化學與能源、材料、環境、人體健康、軍事等社會問題領域有著密切的聯系，教學中，可以將上述領域內容作為專題組織學生進行交流討論。教師和學生可以通過查閱圖書資料、上網進行充分的討論前準備。

專題探究型模式，既拓寬了學生對化學的視野，又培養了學生多渠道獲取信息的能力，同時也很好的體現了教學的民主性。

綜上所述，面對知識經濟的挑戰，聯系當前社會發展的實際，是構建化學教學模式一種科學方法。職業學校里的化學教育，無論是從理論還是從實踐的角度來看，都是一個大型的系統工程。在教學中應該根據教學內容的不同合理的選擇不同的教學模式。

參考文獻：

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1．1材料決定成本

機械設計的本質就是要把機械產品(可能是零部件，也可能是一套設備)在最初的設計要求下設計出來，并投入于實際的使用中。我們知道，有時，一種機械設備有很多種材料都能滿足設計要求，但材料不同，其生產成本會存在一定的差異。若在具體的設計中，選擇使用價格較高的材料，則會由于其成本過高，而使得生產的機械無法在市場中取得價格優勢。成本不止是機械產品在市場中保持競爭力的關鍵，同時也是企業引進設備時的主要考慮因素。所以，為了使機械設備可以讓更多的企業認可，機械設計首先就要把成本問題考慮進去。作為成本的重要組成部分———材料是必須優先考慮的因素。

1．2材料決定性能

一般情況下，材料的特性不同，會表現出不同的性能;但不同材料在一定條件下往往也能表現出同樣的性能。這就為材料的選擇提供了多種思路。拿我們常見的機械設計材料來說，金屬材料的特性在于有良好的性能且有較高的強度，但是有不少金屬材料會在潮濕環境下改變其使用性能;高分子材料往往有較強的彈性以及耐腐蝕性，但是在高溫條件下很容易出現變形，從而導致性能發生變化。所以我們在選擇相應的材料時，一定要考慮其未來的工作環境。因此，機械設計要以合理的成本為前提，同時還要把材料的性能考慮進去，以使得材料可以滿足機械設計的根本要求。只有滿足使用性能要求，才能夠從質量上保證產品能經得起市場的檢驗。

1．3材料決定質量

對于機械行業而言，往往是一個機械產品設計由多種材料來制成的，尤其是一套設備。若機械設計中使用了合理的材料，機械產品中的一切環節，就可以在機械產品的使用性能得以確保的情況下，把其優點全部體現出來，并盡可能地減少其中的缺點，使機械產品的質量真正收到1+1＞2的效果;相反，機械產品任何一個環節出問題，都會導致整體質量下降，機械設備無法達到相應的效果。所以，質量也是企業引入機械產品時考慮的另一重要因素。只有質量過得硬，才能夠在企業中獲得較好的口碑，才真正地能立足于市場。

2機械設計中材料的應用特質

2．1金屬材料

金屬材料在機械設計中是一種非常常見的材料。通常來說，金屬材料主要有鐵、錫、鋁、金、銀、銅等，材料不同，產品的價格也會有所不同，同時性能也會有較大的區別。但是，總的來看，金屬材料的優勢就在于:容易得到、耐磨損、耐熱性和導熱性強，還有一些金屬有較強的硬度和柔韌性。

2．2陶瓷材料

陶瓷材料也是機械設計中一種常用的材料。陶瓷材料的優勢在于有較高的硬度，其硬度基本上與金屬材料差不多;它也可以承受一定的腐蝕，尤其是對于化學材料的侵蝕不敏感，所以不會有太大的影響;重量不是太重，和同體積金屬材料相比，其重量遠低于金屬。然而，陶瓷材料不僅較硬，且抗沖擊能力較差，一旦受到沖擊，就很有可能再無法使用;同時陶瓷材料的價格也偏高。

2．3復合材料

復合材料主要指的是兩種不同性能的材料的組合，從而達到取長補短的效果。這比單一性能的材料的優勢更加明顯。復合材料主要有鋁不銹鋼、玻璃鋼、碳纖維等，不同的復合材料往往價格差異較大。考慮到復合材料可以把單一材料的性能優點全部綜合在一起，所以復合材料在設計時會被經常使用。在不久的將來，隨著人們不斷地對材料的性能提出越來越多的要求，會有大量的新型復合材料出現在機械產品中，復合材料也會在機械設計中被越來越多地選用。

2．4高分子材料

在機械設計中，高分子材料雖然使用的頻率不高，但是其在一些重要的機械產品中也有使用。主要的高分子材料有纖維材料、塑料材料、橡膠材料等。高分子材料最大的優勢在于重量不重，且性價比高，所以有不少的企業喜歡使用。在一些較為特殊的情況下，高分子材料可以使機械產品提升性價比。但高分子材料本身也有自己的不足，例如橡膠材料的耐腐蝕性差，如果有化學物品出現侵蝕，就會使其原有性能失去;塑料材料耐高溫性差，若是碰到了高溫環境，就會進一步降低其使用性能。

3機械設計中材料的選擇與應用要關注的因素

3．1性能因素

機械的設計對材料的要求主要體現在對材料性能的要求上。材料的性能符合設計的標準時，設計出來的產品才能保證其質量;當材料無法滿足設計諸多方面的要求時，意味著設計就無法達到預期的效果。比如，有些產品在強度和載荷等方面有嚴格的要求，這就要求選擇的材料必須滿足產品生產所需的性能，如果在設計的環節忽視了產品的性能要求，設計出來的產品將會受到材料的制約無法生產，或者即便能夠生產，也達不到設計要求。所以在產品設計的環節，考慮生產產品的材料性能是非常重要的。

3．2工藝因素

產品從設計到成品還要經歷一個重要的環節，就是產品的加工。而產品的加工，不僅會受到設計理念的影響，還會因為加工工藝的差異導致產品質量下降、性能降低等問題。因為產品的加工是復雜的環節，包括了多種工藝流程，每一個流程中的細小疏漏和差異都會對產品的性能產生一定的影響。比如說在焊接產品的過程中，焊接強度的不同，工人焊接技術的差異，都會對產品的加工質量產生一定的影響。所以在考慮材料性能的同時還應該考慮加工工藝對材料的使用產生的影響。

3．3環境因素

產品的加工對環境也有一定的要求。比如說金屬材料在一定的溫度條件下，受其熱脹冷縮的特征影響，會出現變形或者其他難以預測的情況，所以在對原材料進行設計的過程中應該考慮生產場地的溫度、濕度等環境因素，當金屬原材料在特殊環境中進行加工生產時，會因為環境的不同導致產品的性能降低，從而導致產品的質量出現無法彌補的問題，給企業帶來損失。因此在設計機械產品前，應該充分分析生產環境會對產品加工帶來哪些影響，適當調整產品加工的時間，確保產品的質量。

3．4價格因素

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關鍵詞： 自由基聚合;陰離子聚合;ATRP

1引言

高分子的合成中，連鎖聚合反應需要活性中心，活性中心可以是自由基、陽離子或陰離子，因此根據活性中心的不同連鎖聚合反應可分為自由基聚合、陽離子聚合和陰（負）離子聚合。

自由基型聚合反應是指在光、熱、輻射或引發劑的作用下，單體分子被活化變為活性自由基，并以自由基型聚合機理進行的聚合反應。自由基聚合反應是合成高聚物的一種重要反應，許多塑料、合成橡膠和合成纖維都是通過這種反應合成。

離子聚合中，以陰離子為反應活性中心進行的反應稱為陰離子型聚合反應。陰離子聚合是最早實現活性聚合的聚合物合成方法，在聚合物分子結構設計，新材料開發方面應用十分廣泛。

2主題

2.1 原子轉移自由基聚合

在高分子材料領域中， 精確控制分子的尺寸、拓撲結構、組成和功能性等，是發展新材料的前提。然而，由于工業生產中大多數聚合物都是在更為寬松的條件下通過縮聚、自由基聚合生產出來的，故所得產物的結構難以控制。因此，將活性聚合技術擴展到自由基聚合中是十分必要的。可控/活性自由基聚合（CRP）自產生以來得到人們的廣泛關注， 目前已開發出多種技術，如NMP（氮氧自由基調控聚合）、ATRP（原子轉移自由基聚合）和衰減轉移體系等。

ATRP 使用過渡金屬作為催化劑，采用過渡金屬的氧化還原反應可使活性增長的高分子鏈與處于休眠的非活性高分子鏈之間形成動態平衡，從而有效降低了體系中活性種的濃度、抑制了鏈終止反應和不可逆鏈轉移反應，進而實現了“活性”聚合。與其他可控活性聚合方法相比，ATRP不需要很高的聚合溫度，并且可適用單體的范圍更廣。在合成復雜結構聚合物（如嵌段、星型和接枝共聚物等）方面，ATRP 也是最有效的方法之一;此外，ATRP在表面修飾方面也具有簡單易行之特點，可將聚合物接枝至各種無機材料、有機材料和蛋白質材料的表面。

2.1.1 ATRP的動力化模型研究

為了能夠更深入地了解和控制聚合過程，通過ATRP動力學模型化并耦合不同操作方式下的反應器模型已成為必然，它可以更精確地控制大分子鏈結構，如分子量及其分布、共聚組成及組成分布，同時還能優化聚合條件。

在聚合反應工程領域，一個完善數學模型的建立對于傳統的實驗和經驗是有力的補充。而建立在第一性原理以及實驗驗證的基礎之上的可靠模型，可以作為實際操作的替代品，用于一些實驗費用高，操作不方便或者不安全的研究中。

2.1.2 ATRP法制備功能高分子材料

在納米無機粒子中，SiO2作為一種優良的結構和功能材料，具有高表面活性、高比表面積、低比重、耐高溫、耐腐蝕以及無毒無污染等性能，在陶瓷、塑料、橡膠、涂料和催化劑等許多領域有著廣泛的應用。唐龍祥等采用ATRP法在納米二氧化硅（SiO2）粒子表面接枝聚苯乙烯（PS），并以此對苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（ SBS）進行改性。結果證明具有核殼結構的納米SiO2-g-PS復合粒子在SBS中具有良好的分散性，使SBS的力學性能、熱穩定性及高溫玻璃化轉變溫度提高。

磁性高分子微球因兼具無機磁性材料的磁響應性和有機高分子材料的表面功能性，自上世紀七十年代以來，在細胞分離、固定化酶、核酸檢測、靶向藥物、核磁成像等領域的研究應用越來越多。郭衛強等在制備磁性微球的過程中引入了ATRP反應，直接在磁性粒子內核上枝節上對氯甲基苯甲酸，以此為引發劑，引發苯乙烯的ATRP反應，然后以此大分子微球引發丙烯酸的ATRP反應，得到功能化的高分子磁性微球。

北京化工大學的楊鑫超等對天然多糖進行化學修飾，制備具有ATRP引發位點的多糖引發劑，然后通過原子轉移自由基聚合，制備以天然多糖為骨架，以不同鏈長的陽離子聚合物為側鏈的陽離子非病毒基因載體，在基因治療中具有良好的應用前景。

2.2陰離子聚合發展

近二十多年陰負離子聚合在新引發劑體系、新單體開發以及聚合理論方面均取得了進展，出現了配伍負離子聚合LAP、阻滯負離子聚合RAP等概念。實現了對聚合物結構、聚合動力學的進一步控制。在工業方面，陰離子聚合生產規模和產品應用范圍擴大，同時也開發出多種新產品，如集成橡膠、負離子合成的高抗沖聚苯乙烯等。國內的負離子產品開發十分迅速，在加氫型負離子聚合產品方面還取得了突破性發展。

2. 2.1.負離子聚合制備彈性體

負離子活性聚合發現于上世紀五十年代，幾年后便有工業產品面世。首先是苯乙烯類熱塑性彈性體SBS、SIS，緊接著合成出共軛二烯烴均聚

橡膠BR以及共軛二烯烴與苯乙烯的共聚橡膠S-SBR，此后還出現了高韌性聚苯乙烯樹脂。溶聚丁苯是負離子聚合的另一重要產品，主要優點表現在能方便地設計分子結構。另外，還可以通過偶聯制備加工性能好的星型聚合物，也可對活性末端進行改性制備端基極性化產品。

2. 2. 2.負離子聚合設計合成新材料

負離子聚合能夠對聚合物分子結構進行設計和精確控制，其產品正在被廣泛使用且還存在潛在的領域。劉國軍等采用負離子聚合方法設計合成了不同結構的雙親聚合物，然后進行自組裝、光交聯制備了星形高分子膠束、平頭狀高分子膠束、高分子刷、高分子納米纖維、可調納米孔道的高分子薄膜。雙親性聚合物的自組裝可以和多種學科與行業結合，如藥物緩釋體系等。北京化工大學采用負離子活性分散聚合制備核殼高分子聚集體。這種聚合物聚集體的殼層可以通過硫化交聯， 所得材料為自增強彈性體。我們將其稱為彈性基體與補強材料“一體化橡膠”。從國內外發表文章可以看出，負離子聚合已經成為制備新材料的強有力的工具。

2. 2.3.小結