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,歡迎進入化學(xué)課堂,第三節(jié)功能高分子材料,有機化不僅是一門科學(xué)，也是一門藝術(shù)Organicchemistry:Notonlyascience,butalsoanArt,材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類文明的重要里程碑。當今有人將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。從合成有機高分子材料出現(xiàn)的那一天起，人們始終在不斷地研究、開發(fā)著性能更優(yōu)異、應(yīng)用更廣泛的新型材料，來滿足計算機、光導(dǎo)纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工業(yè)和機械工業(yè)等尖端技術(shù)發(fā)展的需要。除了傳統(tǒng)的三大合成材料外，又出現(xiàn)了高分子膜，具有光、電、磁等特殊功能的高分子材料，生物高分子材料、醫(yī)用高分子材料、隱身材料和液晶高分子材料等許多新型有機高分子材料。,問題1：,地球表面有大約四分之三被水覆蓋著，然而我們?nèi)匀粡娬{(diào)水資源貧乏，要節(jié)約用水，這是什么原因呢？,［提問］如果我們能把海水變?yōu)榈?，那就解決了水資源貧乏的問題，如何實現(xiàn)這一設(shè)想呢?,如果我們通過一種特殊材料濾去海水中過多的電解質(zhì)離子、微生物雜質(zhì)等，海水就淡化了，這種特殊材料就是我們今天要學(xué)習(xí)的“新型有機高分子材料”。,高分子分離膜,,,高分子分子膜的特點：能夠有選擇地讓某些物質(zhì)通過，而把另外一些物質(zhì)分離掉。,一．功能高分子材料,1．定義：既有傳統(tǒng)高分子材料的機械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。,在高分子鏈上接上帶有具有某種功能的官能團使其在物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等方面具有特殊功能的高分子材料,功能高分子材料,功能高分子材料,物理功能高分子材料,化學(xué)功能高分子材料,如導(dǎo)電高分子、高分子半導(dǎo)體。光導(dǎo)電高分子、壓電及熱電高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等,如反應(yīng)性高分子、離子交換樹脂、高分子分離膜。鰲合高分子、高分子催化劑、高分子試劑及人工臟器等。,生物功能高分子材料,如生物高分子模擬酶,高分子藥物、人工骨材料,醫(yī)用高分子材料,,探尋功能高分子材料時應(yīng)考慮的問題：1）具有什么樣的主鏈？——單體2）具有什么樣的功能基？——官能團3）不斷修正。,例如：高吸水性樹脂,1）對天然吸水性高分子材料進行改性，形成接枝共聚物——與丙烯酸鈉共聚,2）以帶有強親水基的化合物為單體，均聚或共聚得到親水性高聚物——如聚丙烯酸鈉；（同時加入交聯(lián)劑）,,,用有高吸水性的高分子材料制作的，可吸收自重幾百倍的水，但仍保持干爽。成分：聚乙烯醇、聚丙烯酸鹽交聯(lián)可得。［啟示］食品保鮮、人造皮膚、防止土壤沙漠化。,,,問題2：,科技的發(fā)展推動醫(yī)療手段有了很大的提高，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)主要采取哪些措施治療人體的器官病變和壞死？,人造器官對材料的要求,1.相容性、親和性2.排異性3.機械性,［提問］作人工器官要考慮哪些問題？,,醫(yī)用高分子材料,,人造心臟,人工膝關(guān)節(jié),人工腎臟,,人工心臟瓣膜,人造關(guān)節(jié),人造牙齒,功能高分子材料包括,1．高分子分離膜2．傳感膜3．熱電膜4．人工器官5．高吸水性高分子6．隱形眼鏡7．智能材料8．生物材料,問題3：,前幾年，在軍事上使用雷達監(jiān)控飛機的飛行?？珊髞砝走_好像老了，有的飛機飛行，雷達竟然看不到了。那么，真是雷達老了嗎？還是飛機會隱形？,事實上，飛機是使用隱形材料而不易被雷達發(fā)現(xiàn)。這種材料是由多種材料復(fù)合制成的，我們稱兩種或兩種以上的材料復(fù)合而成的材料為復(fù)合材料。,,,B—2飛機的整個機身，除主梁和發(fā)動機機艙使用的是欽復(fù)合材料外，其它部分均由碳纖維和石墨等復(fù)合材料構(gòu)成，不易反射雷達波。并且，這些不同的復(fù)合材料部件不是靠鉚釘拼合，而是經(jīng)高壓壓鑄而成。另外，礬翼的前緣還全部包覆上了一層特制的吸波材料(RAM)。位于機翼前部、內(nèi)裝雷達掃瞄天線陣列的兩個方形突出部件，也采用了特殊的吸波材料。此外，B—2A的整個機體都噴涂上了特制的吸波油漆，這在很大程度上降低了敵方探測雷達的回波。,,1888年，奧地利科學(xué)家FReinitzer發(fā)現(xiàn)了液晶。20世紀70年代初，Helfrich和Schadt利用液晶的電光效應(yīng)和集成電路相結(jié)合，將其制成顯示器件，實現(xiàn)了液晶材料的產(chǎn)業(yè)化。這種液晶材料稱為扭曲向列相液晶顯示（NT-LCD）材料，其產(chǎn)品主要應(yīng)用在電子表和計算器上。80年代中期，開發(fā)成功超扭曲向列相液晶顯示（STN-LCD）材料，其產(chǎn)品主要應(yīng)用在BP機、移動電話和筆記本電腦上。酯類和聯(lián)苯類液晶化合物是STN-LCD用混晶材料的主要成分，國內(nèi)各科研機構(gòu)已開發(fā)了近千種，其中已有100種以上應(yīng)用于混晶配方。,二．復(fù)合材料,1．定義：兩種或兩種以上的材料組合成的一種新型的材料。其中一種材料作為基體，另外一種材料作為增強劑。,復(fù)合材料－玻璃鋼,2．特性：質(zhì)輕、高強度、耐腐蝕、耐高溫、抗氧化、抗沖擊、絕緣、吸波性等。3．用途：飛機、導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星、宇宙飛船、輪船、建筑、體育用品等。,有機高分子材料的發(fā)展趨勢,1、對重要的通用有機高分子材料繼續(xù)進行改進和推廣，使它們的性能不斷提高，應(yīng)用范圍不斷擴大。如：導(dǎo)電塑料2、與人類自身密切相關(guān)、具有特殊功能的材料的研究也在不斷加強，并且取得了一定的進展。如：仿生高分子材料、智能高分子材料、超導(dǎo)材料、光電轉(zhuǎn)換材料、生物材料、光解水催化劑、熱電膜、傳感膜等。,小結(jié),兩大類新型高分子材料,未來社會離不開新型材料，新型材料離不開化學(xué)，化學(xué)是人類進步的關(guān)鍵。,,功能高分子材料,,高分子膜：緩解能源和資源不足，解決環(huán)境污染問題,醫(yī)用高分子材料：制造各種人工器官,復(fù)合材料：主要應(yīng)用于宇航工業(yè),．隱形眼鏡,玻璃鋼、不銹鋼、鋁合金。,,GoodBye！,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,