高分子材料成型原理范例(12篇)

高分子材料成型原理范文篇1

1专业知识体系的调整

2006年教育部全国高等学校教学研究中心、材料科学与工程教学指导委员会联合制定的《高等学校材料化学专业规范(讨论稿)》(以下简称规范”)中所制定的专业知识体系对于我校应用型人才培养来说，显得内容偏多，理论偏深，要求偏理，工程意识不强，因此，结合我校应用型人才办学实际，对规范”中所界定的专业知识体系中内容做了相应的调整，从而形成了我校材料化学专业发展的专业知识体系。该体系内容调整的思路和原则是:精简内容，保证基本理论和必要的基本知识，降低难度，突出应用特色，体现学科进展;达到学生具备继续学习的理论基础和应用所学知识于工程实践的能力，适于培养应用型、创新型人才的要求。如规范”中的量子力学基础、计算化学、电子论、材料科学中的数学等理论性强的内容一律删除。调整后，体系由化学基础知识、材料科学基础知识、专业方向知识三个部分所组成，其中化学基础知识包括基本的化学知识，化学原理、化学方法;材料科学基础知识包括材料的结构、材料的化学制备，材料的分析测试、材料的物理性质以及材料的成型加工等;专业方向知识包括高分子材料的制备、结构、性能、加工以及应用等，详见表1。

2课程体系的设置

设置什么样的课程来贯彻实施上述专业知识是我们一直以来探索的一个重要的教学改革问题。课程设置不同所获得的教育效果也就不同。在这方面各学校办学情况不同其做法也不一样［2－4］。经过几年的教学实践，我们认为，材料化学既然是研究材料的化学问题的科学，材料化学专业人才培养理当强调化学基础的学习，只有具备厚实的化学基础，才有可能弄清材料的化学问题，并用化学方法去研究和解决材料的化学以及其他问题，未来发展才有后劲;另外，化学基础好更有利于学生就业。因此，我们设置了无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、化工原理、高分子化学、材料化学和材料科学基础、高分子材料等9门核心课程来完成化学基础、材料学基础和专业方向等三部分知识，并做到统一考虑内容取舍、不重叠，处理好课程的相对完整与课程间融合衔接;精简繁多的数学推导和叙述性的内容，做到简明”而不弱化基本理论，以满足材料化学专业本科教育专业认证的基本要求;引进学科近展的新内容，反映学科发展的方向。在教学内容上，无机化学、有机化学、化工原理、高分子化学和高分子材料等都紧密联系工业生产实际，渗透工程意念;分析化学以仪器分析方法为主;物理化学强化热力学基础和界面与胶体化学及其在材料化学中的应用;材料化学注重材料制备和分析测试;材料科学基础主要介绍材料的物理性质和材料的成型与加工(如表1所示)。

3课程标准的制定

教学的规范化、标准化是课程实施质量的保障，为此，我们陆续制定了上述核心课程的课程标准。在课程标准中规定了各门课程的性质、课程目标、课程内容，以及学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的基本要求，全面体现素质教育、创新教育的理念和课程功能。课程标准是教材编写、教学及其评估的依据，同时也是管理和评价课程、加强课程建设的基础，它的制定和实施，将全面推动教学质量的提高，这对于培养素质全面、富有应用型、创新型人才具有深远意义［5］。

高分子材料成型原理范文1篇2

关键词:纳米材料化工领域应用

纳米材料的结构由表面(界面)结构组元构成,粒径介于原子团簇与常规粉体之间,一般不超过100nm,与电子的德布罗意波长相当。粒径越小的纳米材料,其界面组元的比值越高,低动量电子散射量越大。纳米材料的界面组元中含有相当量的不饱和配位键、端键及悬键。由于不同的纳米材料各具独特效应,如界面效应、小尺寸效应\量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应等,进而导致在声、光、电、磁、热、化学作用及力场下,呈现各自不同的特异性能,从而作为吸波材料(隐型材料)、高性能磁记录材料、磁性液体、复合材料、超导材料、新型高效催化剂、发光材料、特种涂料及新型医用材料等逐步应用于国民经济诸多领域。

一、纳米材料在化工行业中的应用

1、在催化方面的应用

催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用,它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低,而且其制备是凭经验进行,不仅造成生产原料的巨大浪费,使经济效益难以提高,而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多,为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂,可大大提高反应效率,控制反应速度,甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10～15倍。

纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂,特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒,可近似地看成是一个短路的微型电池,用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时,半导体纳米粒子吸收光产生电子――空穴对。在电场作用下,电子与空穴分离,分别迁移到粒子表面的不同位置,与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。

2、在涂料方面的应用

纳米材料由于其表面和结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能,显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇,使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术,添加纳米材料,可获得纳米复合体系涂层,实现功能的飞跃,使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性;功能涂层是赋予基体所不具备的性能,从而获得传统涂层没有的功能。

3、在精细化工方面的应用

精细化工是一个巨大的工业领域,产品数量繁多,用途广泛,并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音,并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域,纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2,可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3,和SiO2,加入到普通橡胶中,可以提高橡胶的耐磨性和介电特性,而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料,可以提高塑料的强度和韧性,而且致密性和防水性也相应提高。

二、二维层状纳米材料的性能与特征

1、二维层状纳米材料的结构可控性

因纳米LDHS的特殊层状结构及组成、其在以下方面具有可调控性:

1)层板化学组成的可调控性

纳米LDHS的层板化学组成可根据应用需要进行调整。在一定范围内调变原料配比,层板化学组成则发生变化,进而导致层板化学性质、层板电荷密度等相应变化;

2)层间离子种类及数量的可调控性

根据应用需要,利用主体层板的分子识别能力,采用插层或离子交换的方式进行超分子组装,可改变其层间离子种类及数量,进而使纳米LDHS的整体性能发生较大幅度变化;

3)晶粒尺寸及其分布的可调控性

控制纳米LDHS的合成条件,可在20-60纳米范围内精准调整晶粒尺寸,同时使晶粒尺寸分布窄化,达到均匀分散。

2、层状纳米材料的结构与性能

充分利用以上各调控因素,可制备得到具有如下特征的层状结构纳米材料:

1)多功能性

不同客体插入纳米LDHS层间后,可组装得到具有不同应用性能的纳米层柱材料,如纳米选择性红外吸收剂、纳米选择性紫外阻隔剂、纳米杀菌防霉剂、纳米热稳定剂、环境友好纳米催化剂、安全型纳米阻燃剂、缓释型纳米除草剂、红外和雷达双功能纳米隐形材料等,可广泛应用于合成材料、建筑材料、石油化工、涂料、农药及军工等行业,产业关联度高,应用空间极为广阔。

2)低表面能

层状纳米材料因纳米LDHS层状结构的特殊性,表现出较低的表面能。这一特征使得制备时无需采用昂贵的辅助剂(如有机溶剂、偶联剂等)及高能耗的生产装备(如喷雾干燥等)便可得到具有纳米尺寸的层状材料LDHS,同时因其较低的表面能,在实际应用时易于均匀分散,不易聚集。

3)几何结构效应

LDHS层状材料主体二维层板结构及纳米尺寸,使其在应用时表现出独特的性能。因主体层板间的弱相互作用在外力条件下极易被打破,应用于涂料时表现出优异的触变性能;层状材料主体层板剥离后,可以纳米尺寸均匀分散至合成材料本体,这一特点在薄膜类产品中可得到充分体现,其结构是使复合膜的力学性能大幅度提高,同时具备对小分子迁移的阻隔能力(如PVC中的增塑剂、农膜中的防雾滴剂等);控制制备条件,可使层状材料具备规整的介孔结构(10-50nm),其在作为催化剂时,表现出对反应物、中间产物和产物的优异择形性能等等。

4)结构记忆效应

纳米LDHS旦有独特的“结构记忆效应”,即经一定途径改变其结构后,在一定条件下其又可逆地恢复至原有结构。利用这一特点,可在纳米LDHS层间插入满足设计要求的害体、进而组装得到所需的功能性层柱纳米材料;又可将组装得到的功能性层柱纳米材料置于某种有利于结构恢复的环境中,在外界条件的促进下,使其定时、定量释放出层间客体。如层柱型除草剂,便可在富含水、空气(主要利用其中的C02)的条件下,按作物生长要求缓慢释放除草剂,以避免除草剂流失所产生的污染及药害。

5)界面效应

高分子材料成型原理范文

【关键词】高分子材料；成型加工技术；创新

现代社会中，科学技术成为了推动经济发展，促进社会进步的重要力量，也正是由于科技是第一生产力的这一理念，各个国家的科技都达到了前所未有的发展速度。高分子技术应运而生，随着人类对高分子技术的深入了解，在应用过程中遇到的很多问题有待探讨，本文中就高分子材料成型加工技术的发展与创新进行了深入的讨论，也希望能够为我国的高分子技术贡献一份力量。

一、简述高分子材料成型加工术的发展历程

在对一项科学技术进行深入探讨之前，很有必要对其的产生、发展到应用的过程有所了解。由于新型高分子材料的发现较早，但是由于观念上的落后以及设备上的落后，导致高分子材料从发现到大规模的应用于工业流程中所耗费的时间较为漫长。近年来，随着关于高分子技术的一系列难题攻破，到更多、更加优良的高分子材料被发现，高分子技术开始进入飞速发展的时代。20世纪90年代塑料的平均增长率有了很大的提升，随之而来的塑料产量也有很大幅度的提升。不管是在塑料的产量上有了大幅度的提升，在塑料的种类上，材质上，应用范围上都有了很大的优化与发展。举个例子来说，之前制造一批汽车可能需要三百吨钢铁，而现在可能只需要三百吨的塑料就能达到相同的效果，甚至更好的效果。在钢材日益减少的现在，这些高分子材料的发明给了人类在发展道路上无限种可能。在汽车行业中，由传统纯钢铁制造的汽车可能已经无法满足现代人类的需要了，而对于高分子材料制造而成的汽车，不仅在强度上不输于钢铁，在造价，环保方面更是胜于钢铁一筹。而在其他方面也会有很多改变，规模上要更小一些，周期要相对更短一些，能量的消耗要更低一些，回收率要更高一些，对空气的污染程度和对资源的消耗要更小一些。

二、创新型高分子材料成型加工技术

1.聚合物动态反应加工技术及设备

聚合物反应加工技术是以现双螺杆挤出机为基础发展起来的。目前国外已经对这一个项目进行了深入的研究，并且已经研制出了连续反应和混炼的杆螺杆挤出机，这一项研究的产生，有效地解决了双螺杆挤出问题，还有这其他类似的反应器所不具有的优点。

在这些设备的发展过程中，技术是至关重要的一个环节，在技术上必须要有所突破。指交换法聚碳酸酝（PC）连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术是缩聚反应器的反应挤出设备，而在现在世界上所使用的反应加工设备上来看，大多数都是利用传统的混合、混炼技术，有些国外的企业也只是对传统的反应器进行了小范围的优化。但是根本上都存在传热、传质过程、混炼过程、化学反应过程难以控制、反应产物分子量及其分布不可控等问题。另外设备投资费用大、能耗高、噪音大、密封困难等也都是传统反应加工设备的缺陷。聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同，该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程，达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的。这一项技术实现了聚合物单体或预聚物混合混炼过程中的理论的突破，有了新的理论作为指导，新型的加工反应器才能够制作出来。新的技术从理论上解决了聚合物单体或预聚物混合混炼过程及停留时间分布不可控制的难点，同时从技术上解决了设备结构集成化问题。新设备具有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、适应性好、可靠性高等优点，这此优点是传统技术与设备无法比拟或是根本没有的。

2.新材料制备动态反应加工设备技术的革新

这一项技术的革新主要是指信息存储光盘直接合成反应成型技术的发明，这项技术具有当代新技术所需要的大多数优点，由于采取了全然不同的理论指导和流程，这项技术具有周期短，操作建议，对环境污染小，节约资源的优点。正是由于这些优点的存在，这项技术打破了原有传统技术的局限性，避免了很多问题的出现。而且随着光盘存储技术的发展，这项技术还有无限的提升空间。它的主要工作机理是把光盘级的PC树脂化，将中间存储和盘基成型融合在一个流程当中，再借鉴动态连续反应成型技术对交换连续化生产技术进行研究和发展。

3、复合材料物理场强化制备技术

此技术在强振动剪切力场作用下对无机粒子表而特性及其功能设计，整个流程都是在设计好的连续的加工环境中进行，省去了其他化学催化剂或者改性剂的参与，有效地实现了资源的节约。利用聚合物使无机粒子进行原位表面性、原位包覆、强制分散，实现连续化制备聚合物/无机物复合材料热塑性弹性体动态全硫化制各技术：此技术将振动力场引入混炼挤出全过程，控制硫化反直进程，实现混炼过程中橡胶相动态全硫化。解决共混加工过程共混物相态反转问题。

三、展望高分子材料成型加工技术未来的发展方向

近年来，在世界上的高分子材料成型技术的发展热潮的影响下，我国的各省各地也加快了高分子材料成型技术的发展，相关部门也加大了政策上的支持。这一做法是完全符合我国改革开放以来的经济发展路线，因此这一技术已经具备了发展的一切有利因素。

我国的各个城市陆续展开这项技术的推广，已经有超过一半的地区在推广和使用这一技术，这一技术所创造的经济利益也是不容忽视的，很多地区已经将这一技术变成一个产业，工业制成品大量出口到欧洲和亚洲的很多国家和地区，在国际贸易方面有非常显的成效，不但提高了出口的多样性，而且拉动了社会效益和经济效益的增长。在未来的时间里，这项技术还具有非常大的发展空间，新型高分子材料成型技术还可以应用在更多的领域，相信会有一天高分子材料会成为我们日常生活中不可缺少的东西。希望以后有更多的人才投入到这项技术中去，这样我国的高分子成型材料加工技术才能够赶超发达国家，为我国的外贸的发展。

四、结语

综合上文所陈述的，我国要想在高分子材料的道路上走的更远，必须牢记科技史第一生产力的这一原则。并且只有随着高分子材料的不断深入应用，我国才能够更好地建设资源节约型环境友好型社会，才能让世界看到中国的发展不是以牺牲环境，大量消耗资源为代价的。推动高分子加工合成技术势在必行。

参考文献

高分子材料成型原理范文

一、高分子材料与工程

高分子材料与工程专业培养具备高分子材料与工程等方面的知识，能在高分子材料的合成、改性、分析测试和加工成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。

本专业学生主要学习高聚物化学与物理的基本理论和高分子材料的组成、结构与性能知识及高分子成型加工技术知识。

学习课程

聚合物加工原理、聚合物成型工艺、聚合物流变学、高分子物理、高分子化学、物理化学、有机化学

毕业生具备的专业知识与能力

掌握高分子材料的合成、改性的方法;

掌握高分子材料的组成、结构和性能关系;

掌握聚合物加工流变学、成型加工工艺和成型模具设计的基本理论和基本技能;

具有对高分子材料进行改性及加工工艺研究、设计和分析测试，并开发新型高分子材料及产品的初步能力;

具有应用计算机的能力;

具有对高分子材料改性及加工过程进行技术经济分析和管理的初步能力。

就业方向

该专业毕业生可到石油化工、电子电器、建材、汽车、包装、航空航天、军工、轻纺及医药等系统的科研(设计)院所、企业从事塑料、橡胶、化纤、涂料、粘合剂、复合材料的合成、加工、应用、生产技术管理和市场开发等工作，以及为高新技术领域研究开发高性能材料、功能材料、生物医用材料、光电材料、精细高分子材料和其它特种高分子材料，也可到高等院校从事教学、科研工作。

高分子材料与工程专业的20所大学

二、复合材料与工程专业

复合材料与工程专业培养具有良好的思想素质，强烈的社会责任感，健康的体魄和健全的心理素质、德、智、体全面发展，掌握新型复合材料生产原理和生产工艺、能胜任无机材料、高分子材料、新型复合材料等生产企业基层管理工作和实际岗位操作，具有较高综合素质，“用得上、留得住”的应用型人才。

专业特色

该专业既重视学生数学、力学和材料科学的基础理论培养，又重视学生的工程能力训练，并对有关专业课实行教学内容的国际接轨。课程设置注重基础理论与工程的结合、自然科学知识教育与文化素质教育结合，理论与实践相结合。学校会设有工程设计制图课程设计、工程训练、下厂实习、毕业实习、毕业设计和毕业论文等实践环节。实验有高分子物理实验、高分子化学实验、复合材料制备与加工实验、材料性能测试实验等。

就业方向

本专业学生毕业后可毕业生可以就业于与复合材料相关的汽车、建筑、电机、电子、航空航天、国防军工、信息通讯、轻工、化工等有关企业和公司，担任工程研究人员、工程师和营销管理人员，从事设计、研发、分析、生产、测试、评价、营销、管理等工作;也可以在高等院校、研究设计院所从事科研教学工作。

开设院校

哈尔滨工业大学、西北工业大学、华东理工大学、南京工业大学、青岛大学、青岛科技大学、长江大学、中北大学、河北工程大学等

高分子材料成型原理范文1篇5

本世纪初兴起了纳米科技，促进其到来的是由于微电子小型化的发展趋势，推动科技发展进入纳米时代，不仅电子学将进入纳电子学领域，物理学进入介观物理领域，各类科技，包括生物医学等都在探索纳米结构与特性。涂层和表面改性越来越多地增加了纳米科技的内容，这是一种低维材料的制造和加工科技，将是制造技术的主流，将迅速地改变传统制造技术的方法、理论和观念，作为现今国际上的制造大国，世界加工厂，我们更应该注意研究制造技术的发展和未来。

1突破传统制造技术的观念

纳米科技研究的内容主要是在原子、分子尺度上构造材料和器件，测量表征其结构和特性，探索、发现新现象、新规律和应用领域。与我们熟悉传统的相比，纳米材料和器件具有显著的维数效应和尺寸效应。近几年来，在纳米材料制造方面做了大量的研究工作，在纳米粒子粉材的制造，以及材料结构和特性测量、表征上取得了显著成果。接下来深入到纳米线、纳米管和纳米带的研究，出现了一些成功有效的制造方法，发现了一些惊人的结构和特性。在此基础上，发展了纳米复合材料的研究，展现了非常有希望的应用前景。近来人们在纳米科技初期成果的基础上挑战某些产品的传统加工技术，比如Al组件的快速加工。

T.B.Sercombe等人报道了快速加工铝(Al)组件的新方法，这个方法的主要特征是用快速成型技术先形成树脂键合件，然后在氮气氛中分解其键和第二次渗入铝合金。在热处理过程中，铝与氮反应形成氮化铝骨架，在渗透过程中得到刚体结构。与传统制造工艺相比，这个过程是简单的快速的，可以制造任何复杂组件，包括聚合物、陶瓷、金属。图1是过程示意和原型样品，(a)是尼龙巾镶嵌铝粒子的SEM像，中心有结构细节的是Mg粒子，白色是Al粒子，加入少量的Mg是为还原氧化铝，它将不是铸件中的成分。在尼龙被烧去时，这个结构基本保持不变。(b)是氮化物骨架，围绕Al粒子的一些环状结构的光学显微镜像，再渗入Al时将形成密实结构。(c)是烧结的氮化铝和渗铝组件，小柱的厚为0.5mm其密度和强度都达到了传统铸造技术的水平。他们还制作了公斤重量多种结构的样品。这是一种冶金技术的探索，开辟了一种新的冶金和制造技术途径。

2纳米材料的完美定律

描述材料结构的常用术语是原子结构和电子结构。原子结构的主要参量是晶格常数、键长、键角；电子结构的主要参量是能带、量子态、分布函数。对于我们熟悉的宏观体系，这些参量多是确定的常数，但对于纳米体系，多数参量随着原子数量的改变而变化。这是纳米材料和器件的典型特征，它决定了纳米材料的多样性。其中有个重要规律，我们称之为纳米材料的完美定律，用简单语言表述：“存在是完美的，完美的才能存在”。它包括了纳米晶粒的魔数规则，即含有13、55、147…等数量原子的原子团是稳定的，对于富勒烯碳60和碳70存在的几率最大，而对于碳59或碳71等结构体系根本不存在。这就是为什么斯莫利(Smmolley)他们当初能在大量的富勒烯中首先发现碳60和碳70，从而获得了诺贝尔奖。对于一维纳米结构，包括纳米管和纳米线，存在类似的规则。可以模型上认为是由壳层构成的，每个壳层中更精细的结构称为股，每一股是一条原子链，中心为1股包裹壳层为7股的表示为7-1结构，再外壳层为11股的，表示为11-7-1结构，等等，构成最稳定的结构，这是一维纳米结构的魔数规则。对二维纳米膜存在类似的缺陷熔化规则，即不容许存在很多缺陷，一旦超过临界值，缺陷自发产生，完全破坏二维晶态结构。上述这些低维结构特征是完美定律的具体表述，进步普遍表述理论是正在研究中的课题。

完美定律是我们讨论涂层材料的出发点，因为纳米材料有更多的人造品格，是大自然很少存在或者不存在的，需要人工大量制造。在制造过程中，方法简单、产额高、成本低是最有竞争力的。可以想象，制造成本很高的材料和器件能有市场，一定是不计成本的特殊需要，有政治背景或短期的社会需求。因此在我们探索纳米材料制造时，首先考虑的应是满足完美定律的技术，如用甲烷电弧法制备纳米金刚石粉技术，电化学沉积法制备金属纳米线阵列技术，以及电炉烧结法制造氧化物纳米带技术等等。

3涂层纳米材料将给我们带来什么?

涂层纳米材料是纳米科技领域具有代表的材料，或是低维纳米材料的有序堆积结构，或者是低维纳米材料填充的复合结构。两者都比传统材料有惊人的结构和特性。如新型高效光电池、各向异性结构材料、新型面光源材料等，这里举例介绍基于热电效应的新型纳米热电变换材料。

热电效应器件的代表是热电偶，即利用不同导体接触的温差电现象进行温度测量的器件。基于热电效应可以制成两类器件：热产生电和电产生温差。前者可以用于制造焦电器件，即用热直接发电，如将焦电材料涂于内燃机缸表面，利用缸体温度高于环境几百度的温差发电，将余热变作电能回收。后者可以做成电致冷器件。这类的直接热电变换器件具有无污染，没有活动部件，长寿命，高可靠性等优点，但块体材料制成器件的效率低，限制了它的应用。纳米科技兴起以后，人们探索利用纳米晶或纳米线结构能否解决热电效应的效率问题。认为用量子点超晶格材料有希望显著提高热电器件的效率，这是由于纳米材料显著的能级分裂，有利于载流子的共振输运和降低晶格热传导，从而提高了器件的效率。T.C.Harman等人[23]报告了量子点超晶格结构的热-电效应器件，他们制备了PbSeTe／PbTe量子点超晶格(QDSL)结构，用其制造了热电器件(Thermo-electrics，TE)，图2(a)是纳米超晶格TE致冷器件的结构和电路图，(b)电流-温度曲线。将TE超晶格材料，其宽11mm，长5mm，厚0.104mm，n-型的TE片，一端置于热槽，另一端置于冷槽，为了减小冷槽热传导而形成这同结接触，用一根细金属线与热槽连接。当如图2(a)所示加电流源时，将致冷降温。对于这种纳米线超晶格结构，由于量子限制效应，发生间隔很大的能级分裂，从而得到很高的热电转换效率。图2(b)是TE器件的电流-温度曲线，实验点标明为热与冷端温差(T)与电流(I)关系，电流坐标表示相应通过器件的电流。为热端温度Th与电流I的关系，其温度对于流过器件的电流不敏感。为冷端温度Tc与电流I的关系，其温度对于电流是敏感的。图中A是测得的最大温差，43.7K，B是块体(Bi，Sb)2(Se，Te)3固溶合金TE材料最大温差，30.8K。从图中可以看出，在较大电流时，冷端温度趋于饱和。采用这种致冷器件由室温降至一般冰箱的冷冻温度是可能的。

电热效应的逆过程的应用就是焦电器件，即利用热源与环境的温差发电。对于内燃机、锅炉、致冷器高温热端等设备的热壁，涂上超晶格纳米结构涂层，利用剩余热能发电，将是人们利用纳米材料和组装技术研究的重要课题。

类似面致冷、取暖，面光源，面环境监测等涂层功能材料，将给家电产业带来革命性的影响，将会极大地改变人类的生活方式和观念。

4含铁碳纳米管薄膜场发射

碳纳米管阵列或含碳纳米管涂层场发射被广泛研究，以其为场发射阴极做成了平板显示器。研究结果表明碳管的前端有较强的场发射能力，因此碳管涂层膜中多数碳管是平放在基底上的，场电子发射能力很差。我们制备了含有铁(Fe)纳米粒子的碳纳米管，它的侧向有更大的场发射能力，有利于用涂层法制造平板场发射阴极。图3(a)是含铁粒子碳纳米的TEM像，碳管外形发生显著改变。(b)是碳管场发射I-V特性曲线，I是CVD生长的竖直排列碳纳米管的场发射曲线，II是含铁粒子碳纳米管竖直阵列的场发射曲线，III是含粒子碳纳米管躺在基底上的场发射曲线，有最强的场发射能力。根据此结果，将含铁的碳纳米管用作涂层场发射阴极，有利于研制平板显示器。

5电子强关联体系和软凝聚态物质

上面所讲到的涂层纳米功能材料和器件是当今国际上研究的热门课题，会很快取得重要成果，甚至有新产品进入市场。当我们在讨论这个纳米科技中的重要方向时，不能不考虑更深层的理论问题和更长远的发展前景。这就涉及到物理学的重要理论问题，即电子强关联体系(electronstrongcorrelationsystem)与软凝聚态物质(softcondensationmatter)。

在量子力学出现之前，金属材料电导的来源是个谜，20世纪初量子力学诞生后，解决了金属导电问题。基于Bloch假设：晶体中原子的外层电子，适应晶格周期调整它们的波长，在整个晶体中传播；电子-电子间没有相互作用。这是量子力学的简化模型，没有考虑电子间的相互作用，特别是在局域态电子的强相互作用。2003年又有人提出了金属导电问题，Phillips和他的同事以“难以琢磨的Bose金属”为题重新讨论了金属导电问题。当计入电子间的相互作用时，可能产生的多体态，超导和巨磁阻就是这种状态。晶体中的缺陷破坏了完善导体，导致电子局域化。电子与核作用的等效结果表现为电子间的吸引作用，导致电荷载流子为Cooper对。但这个对的形成，不是超导的充分条件。当所有Cooper对都成为单量子态时，才能观察到超导性。这样，对于费米子由于包利(Paulii)不相容原则，不可能产生宏观上的单量子态。Cooper对的旋转半径小于通常两个电子相互作用的空间，成为Bose子。宏观上呈现单量子态，Bose子的相干防止了局域量子化。在局域化电子范围内，超导性可能认为是玻色-爱因斯坦凝聚，这个观点现今被很多人接受。从20世纪初至今，对于基本粒子的量子统计有两种，一是Fermi统计，遵从Paulii不相容原理，即每个能量量子态上只能容纳自旋不同的2个电子，而Bose子则不受这个限制。在凝聚态物质中有两个基态：即共有化Bose子呈现超导态，局域化Bose子呈现绝缘态。然而，在几个薄合金膜的实验中，观察到金属相，破坏了超导体和绝缘体之间直接转换。经分析认为这是玻色金属态，参与导电的是Bose子。推断这个金属相可能是涡流玻璃态，这个现象在铜氧化物超导体中得到了验证。

软凝聚态物质研究的对象是原子、分子间不仅存在短程作用力，而且存在长程作用力，表观上呈现的粘稠物质形态，称为软凝聚态。至今，人类对于晶体和原子存在强相互作用的固体已经知道得相当透彻了，但对软凝聚态的很多科学问题还没有深入研究，21世纪以来，引起了科学家的极大兴趣。软凝聚态物质包括流体、离子液体、复合流体、液晶、固体电解、离子导体、有机粘稠体、有机柔性材料、有机复合体，以及生物活体功能材料等。这其中的液晶由于在显示器件上的很大市场需求，是被研究得相当清楚的一种。其他软凝聚态结构和特性的科学问题和应用前景是目前被关注的研究课题。这其中主要有：微流体阀和泵、纳米模板、纳米阵列透镜、有机半导体、有机陶瓷、流体类导体、表面敏感材料、亲水疏水表面、有机晶体、生物材料(人造骨和牙齿)、柔性集成器件，以及他们的复合，统称为分子调控材料(materialsofmolecularmanipulation)。其主要特征是原子结构的多变性和柔性，研究材料的设计、制造、结构和特性的测量、表征，追求特殊功能；理论上探讨原子结构的稳定体系，光、电、热、机械特性，以及载流子及其输运。关于软凝聚态物质，有些早已为人类所用，电解液、液晶等，但对其理论研究处于初期阶段。科学的发展和应用的需求促进深入的理论研究，判断体系稳定存在的依据是自由能最小，体系自由能可表示为F=E-TS，其中S是熵。对于软凝聚态物质体系，S是重要参量。其中更多的缺陷，原子、分子运动的复杂行为，更多的电子强关联，不再是单粒子统计所能描述，需要研究粒子间存在相互作用的统计理论。多样性是这个体系的突出特征，因此其理论涉及广泛、复杂问题。

物理学是探索物态结构与特性的基础学科，是认识自然和发展科技的基础，其中以原子间有较强作用的稠密物质体系为主要研究对象的凝聚态物理近些年有了迅速进展，研究范围不断扩大，从固体结构、相变、光电磁特性扩展到液晶、复杂流体、聚合物和生物体结构等。几乎每一二十年就有新物质状态被发现，促进了人类对自然的认识和对其规律把握能力，推动了科学和技术的发展。21世纪仍有一些老的科学问题需要深入研究，一些新科学问题已提到人们的面前。特别是低维量子限域体系和极端条件下的基本物理问题。20世纪80年代出现的介观物理，后来发展成为纳米科技所涉及的学科领域。与宏观体系和原子体系相比，低维量子限域体系，还有很多物理问题有待解决，人们熟悉的宏观体系得到的规则和结论有些不再有效，适用于低维量子限域体系的处理方法和理论需要探索，特别是将涉及到多层次多系统问题的描述和表征，将会有更多的新现象、新效应、新规律被发现。在纳米尺度，研究原子、分子组装、测量、表征，涉及有机材料、无机／有机复合材料和生物材料，这将大大的扩展了物理学研究的范围和深度。涉及的重大科学前沿问题和重点发展方向有①强关联和软凝聚态物质，及其他新奇特性凝聚态物质；②低维量子限域体系的结构和量子特性，包括纳米尺度功能材料和器件结构和特性；③粒子物理，描述物质微观结构和基本相互作用的粒子物理标准模型和有关问题，以及复杂系统物理；④极端条件下的物理问题，探索高能过程、核结构、等离子体、新物理现象和核物质新形态等；⑤生命活动中的物理问题，物理学的基本规律、概念、技术引入生命科学中，研究生物大分子体系特征、DNA、蛋白质结构和功能等，其研究关键将在于定量化和系统性，必然是多学科的交叉发展，成为未来科学的重要领域。

高分子材料成型原理范文篇6

【关键词】高分子材料成型加工；工艺；实验教学；改革；综合能力

在高等职业教育从精英教育转向高素质技能人才教育发展以后，创造性与适用性的实验教学方法的重要性日益凸显。高分子材料成型加工作为一门专业性强、实用性与系统性兼具、技术不断快速发展的新兴学科来说，高分子材料成型加工教学的实施需要通过理论教学和实践教学的有机结合，培养学生良好的学习方法和探究性、创新性的思维方法。为此，探究性的实验教学已经成为其教学过程中十分重要的教学手段与教学环节。随着新材料技术的不断发展，高分子材料特别塑料已经在各个领域得到了越来越广泛地应用，已成为现代工业三大新型材料，高分子材料成型加工业已成为我国经济发展的支柱产业。高分子材料成型加工是一门实践性很强的学科，因此，对于高分子材料成型加工这门学科的教学来说，改革创新实验教学，对保证本学科的整体教学效果和质量有着非常重要的意义。

一、高分子材料成型加工专业概述

高分子材料成型加工技术是以高分子材料的结构性能和改性制备、制品设计、成型工艺、模具设计与应用、性能检测、设备应用等为研究对象的一门学科。开设主要课程有高分子化学基础、高分子物理学、聚合物流变学、聚合物加工原理、高分子材料与配方、高分子材料成型工艺、塑料成型模具、塑料成型设备等。高分子材料成型加工工艺是高分子材料成型加工技术专业最为核心的课程。培养具有高分子材料成型加工专业基础知识，能在高分子材料领域从事科学研究、技术开发、工艺设计、生产及经营管理等方面工作的高素质应用型专门技能人才。通过本专业的学习，学生应该掌握高分子材料的改性与配制方法；高分子材料的组成、结构和性能关系；聚合物加工流变学、成型加工工艺和成型模具设计的基本理论和基本技能；具有对高分子材料进行改性及加工工艺研究、设计和分析测试，并开发新型高分子材料及产品的初步能力；具有应用计算机进行模流分析、制品与模具设计应用的能力；具有对高分子材料改性及加工过程进行技术经济分析和管理的初步能力。

二、高分子材料成型加工实验教学的改革方法探索

（一）对实验课程进行系统性设计，让其更具实操性

高分子材料成型加工技术是一门系统学科，其实验教学课程也应该是一个具有系统性的课程。但在以往的课程设置中却将实验课程分割成了高分子化学实验、高分子物理实验、高分子成型加工实验等若干个零碎的单元实验，学生获得的实验知识散乱，无法形成系统的知识链和技能集群。因此，将相关实验课程进行项目分类，按照案例模块设计，将相关实验有机地串联成一门集趣味性、知识性和实践性为一体的完整实验教学课程，这样知识间的联系也更为紧密，使实验课程的实操性更高。

（二）让实验的“验证性”向“探究性”转变，增加学生的自主性

现行的高分子材料成型加工实验教材上，都是以验证实验的正确性作为实验目的，实验教材上已经将实验方法、步骤、标准等介绍得非常清楚了，因此，学生只需要按照实验教材上的步骤完成即可，整个过程很少有需要学生创新探索的地方。很显然，这样的实验教学是无法满足高职教育对于提高学生综合实际应用能力的要求的。为此，在已有实验标准基础上，将“验证性”实验向“探究性”实验转变。让学生自行设计方案，自行探究完整实验应该如何做。学生将自己设定的实验步骤完整地记录下来，在实验过程中如果出现了问题，学生根据自己的实验步骤探究分析问题的症结。例如在做PP树脂熔体指数的测试实验时，同时进行PP树脂分子量的测定实验，通过两种实验的对比研究，使学生真正懂得在同一环境因素条件下，熔体指数只是树脂熔体流动性能好坏的表现形式，而高分子的大小才是树脂熔体流动性好坏的内在决定因素。只有让学生的所学在探究性的实验教学中有所体现，学生才能切实得到实践能力上的提升，才能不断提升自身综合素质。在这个过程中，学生分析与解决问题的能力才会得到有效提升。

（三）增加实验教学的创意性与趣味性

高分子材料成型加工的实验教学与一般化学实验的不同之处在于，它的很多实验都需要一个完整的工艺流程才能看到效果，有的单元实验枯燥无味，因此，对于高分子材料成型加工实验来说，增加一些创意性与趣味性是非常必要的。学生如果将做实验当做自己的兴趣来对待，所取得的教学效果会更好。以双酚A型环氧树脂的合成与粘接实验为例，由于环氧树脂是透明的，因此教师可以让学生在实验开始前自行准备一些喜欢的树叶或者卡片之类的东西。当环氧预聚体合成出来以后可以将这些准备好的树叶以及卡片等放到合成模具中，然后进行灌浆、封口以及加热操作，待其固化以后就会得到一个非常漂亮的自制相框。在这一创意的启发下，学生还可以发挥自己的才智制作出台历、钥匙牌等小用具，这就使这样的实验变得非常的有趣。这些创意不仅让学生获得了成就感，同时也更加喜欢实验课程。

（四）实施案例教学法来提高学生的实验分析能力

高职院校教学的重要任务是引导学生学会学习，培养学生的自主学习能力和创新精神。案例教学法是一种以案例为基础的教学法。在教师的指导下，根据教学目标和内容的需要，运用案例来个别说明展示，从实际案例出发，提出问题、分析问题、解决问题，通过师生的共同努力使学生达到举一反三、理论联系实际、融会贯通、增强知识、提高能力和水平的方法。它实现了以学生为主体，以培养学生的实践能力和创新能力为基本价值取向，将理论与实践有机地结合了起来，迅速、高效地解决实际问题。为了让同学们掌握分析解决塑料制品应力开裂现象的方法，在实验教学过程中，以学校高分子材料加工中心生产的某品牌的食用油包装瓶盖在使用过程中发生部分开裂现象为例，让同学们分析发生开裂的原因。通过调查研究知道，瓶盖发生开裂可能是加工温度等工艺条件设定不合适、材料的选择不够正确、模具的冷却系统和模具浇注系统结构不合理等因素造成。然后通过计算机模流分析，发现主要是浇口进浇方向不正确而引发的应力收缩开裂。为此，将进浇方向改为从瓶盖侧向进浇，使问题得到了解决。

三、结束语

综上所述，对于实践性比较强的高分子材料成型加工技术来说，实验教学是教学环节中非常重要的一个部分。创新性实验教学对于高分子材料成型加工学科的整体教学效果会产生至关重要的影响。实现高分子材料成型加工实验教学的改进与改革，有利于提高学生的学习能力、综合应用能力和解决实际问题的能力。对高分子材料成型加工的实验教学进行改革，从对实验课程进行系统性设计着手，让其更具实操性；使实验教学从“验证性”向“探究性”转变，增加学生的自主性；增加实验教学的创意性与趣味性，以及实施案例教学法等，实现理论教学与实验教学的有机结合，提高本学科教学的内涵质量和整体教学效果。

参考文献：

[1]杨芳，刘钰馨.《高分子材料成型加工原理》课程教学改革探索[J].广西师范学院学报（自然科学版），2010（04）

[2]高长有，叶辰，马列.高分子材料课程的讨论与互动式教学[J].高分子通报，2013（06）

[3]张立英.高职高分子材料改性课程项目化教学改革探索[J].科技信息，2013（19）

高分子材料成型原理范文篇7

关键词：服装设计原材料性能

为了适应时代的发展和不断变化的市场需求，许多高职院校都设置了服装设计与工艺专业，并开设了服装设计、原材料设计等课程。一些院校出现了设计与原材料不相贴合，以致教学效果不好的现象。通过多年的教学实践，笔者认为只有使原材料与设计巧妙结合，才能使设计有的放矢、尽善尽美。

一、在教学中，设计与原材料是两个相互制约、相互促进的环节

服装设计是以衣料为素材，以人为对象，根据所需条件，选择适当的原材料，给予合理的配置，创造出实用而美观的外形，它属于造型设计。服装的造型是由材质、色彩、形体等三大要素所构成的造型美，所以，如何设计合乎理想的美的造型，尤其是初学者，首先对原材料的性能及适用范围必须有充分的了解，才能在设计时得心应手。以往的服装设计教学常常侧重于时装形式的比例、对称、平衡、色相的对比、调和及不同款式服装的裁剪与搭配，服装工厂直接从面料部门进料，然后服装设计人员根据原材料的格调、材质、色泽、质地进行款式设计。

二、服装设计与原材料性能的关系

结构决定性能，性能决定用途。原材料有了，设计范围也大致确定，所以，原材料的性能必然要结合它的适用范围与设计联系起来。

原材料是组成服装的各种原料，包括面料、里料、辅料，分为纤维制品，皮革、裘皮制品三大类，时装设计要取得良好的效果，必须发挥材料的性能特点。

服装设计与原材料的性能主要表现在：服装设计的审美性，主要为各类面料特有的质感和手感，不同材料的混合搭配所产生的肌理对比，以及面料色泽和图案纹样变化三方面。

服装造型的外观和形态特征同面料的品种、质地、性能有密切的关系。服装设计要运用面料，首先必须了解熟悉各类质料的特征，才能通过设计充分发挥面料本身的特殊性能，而且还可以创造性地进行综合加工，以丰富面料的表现力。

三、服装设计中不同原材料的应用问题

1.有光泽的布料（如丝绸、锦缎、人造丝等）。这类布有反射光的作用，使体型有膨胀的感觉，且会强调其轮廓线。若胖体型穿着，会强调其身材的缺点，应避免穿用，这类面料则更适易于苗条的体型者穿着。

2.无光泽的布料。粗糙无光泽的布，反射光线作用小，仅有吸收光线使面积收缩的感觉，尤其轮廓线不甚明显，所以任何体型都适宜穿。

3.挺的布料（如硬丝、麻等）。这类布料因不贴身的关系，故有增大体型的感觉。适于体型部分缺陷者（如上胸平坦而臀腰大者）或瘦型者，但如过分瘦弱者取挺硬的面料，则有强调缺点的感觉。胖者如使用稍微挺的面料，又设计合体，则有整齐端庄的高雅美。

4.厚重有膨胀感的布料（如毛料）。这种材质有增大形体的感觉，故胖者不宜穿着，体型瘦弱者穿比重厚的面料则有不胜负荷的对比感，亦有强调其缺点的感觉，因此这类面料只适合体态均称者。

5.薄而透明的布料（如尼龙、软纱等）。这类面料会表露穿着的实际体型，所以穿着时应注意和内衣配套，或加衬布护型，胖者和瘦者皆不宜做紧身设计。

6.有伸缩的面料（如针织品）。这种材质在为瘦者制作时应适当地增度以掩饰体型的缺点，这类面料可为任何体型者穿着。

四、原材料与设计搭配的关系

设计服装原材料应用时在考虑设计对象（即消费者）的体型爱好之外，还要考虑不同材料与设计搭配的关系。

1.丝绒布设计塔配。丝绒属于添毛丝织品，触感柔软而光泽优雅，宜做秋冬季小礼服与晚礼服，裁剪及缝制时应注意其毛的方向，否则色泽将有所差异，还应避免过多的剪接线以免破坏其毛之走向与光泽。

2.毛织布设计塔配。毛织布具有保暖性，是冬季生活所不能缺乏的面料，其穿用场合广泛，如家居、外出乃至上班、晚宴等正式场合均适宜穿着。

3.空花布设计搭配。空花布为利用透明薄料子，加以机器刺绣、剪花刺绣或线织花纹组合而成空花或透明的织品，因带有透明或空花特征，故一般为制作夏装之高级织品，此种织品因本身有复杂花纹，故设计时就应避免破坏花纹，采用单纯设计为宜。

4.花纹布设计搭配。花纹布花纹图样除有大小、独立、连续等表现外，另有抽象或具体、古典或现代、大胆或保守、华丽或单纯、高雅或刺激等不同的感觉表现，其设计要注意花纹的方向，要制造有变化的动态感。

5.条纹布设计塔配。条纹布分染色条纹与纹织条纹，其种类因粗细、疏密不同而变化繁多，设计时应考虑：粗而明朗的直条纹，会表现直纹的高度感与生硬感，适宜硬式的设计；细而密的直条纹，易造成视觉的错觉作用，会消失高度感，适宜瘦型者，易有变化的配置，并注意线条的吻合；粗而明朗的横条纹，有稳定与宽度感，适宜瘦型者。细而密的横条纹，因视觉的错觉作用，有高度感与韵律感，宜柔和的设计与有变化的配置；细条纹有律动感，适宜下摆扩张设计。

6.格子布设计搭配。格子布由直条纹与横条纹交错而成，以横直线粗细疏密而成大小强弱不同的格子，格子有稳重感与膨松感，随着条纹愈粗或格子愈大，愈有膨松感，不明显的小格子布膨松感较小，胖者应避免穿格子布服装。

7.圆点布设计搭配。圆点布的圆点图样具有柔和、充实与带动的感觉，大圆比小圆具有流动感，膨胀作用大，胖者应避免穿用。

结语

服装设计与原材料之间的关系可以简单地概括为相互制约、相互促进。制约表现在：选定原材料，服装设计的外观和形态就必须相应调整；选定设计款式，对原材料的选择范围就要有限制。促进表现在：有创意的设计可以丰富面料的表现力，充分体现原材料的性能和美感；正确地选择组合出的原材料，有助于富有才华的设计创意在产品中淋漓尽致地表现。

总之，只要我们阐明了服装设计与原材料的关系，指导学生多观察、多实践，在感性基础上再加强理性认识，引导学生自觉把设计与原材料联系起来，就能提高服装设计专业课的教育质量，为国家培养更多的专业人才。

参考文献：

[1]欧阳心力.服装工艺学[M].北京：高等教育出版社，2002.

[2]彭立云.服装结构与工艺[M].北京：高等教育出版社，2005.

高分子材料成型原理范文篇8

一、21世纪物理学的几个活跃领域

蒸蒸日上的凝聚态物理学

自从80年代中期发现了所谓高临界温度超导体以来,世界上对这种应用潜力很大的新材料的研究热情和乐观情绪此起彼伏,时断时续。这种新材料能在液氮温区下传导电流而没有阻抗。高临界温度超导材料的研究仍是今后凝聚态物理学中活跃的领域之一。目前,许多国家的科学工作者仍在争分夺秒,继续进行竞争,向更高温区,甚至室温温区超导材料的研究和应用努力。可以预计,这个势头今后也不会减弱,此外,高临界温度的超导材料的机械性能、韧性强度和加工成材工艺也需进一步提高和解决。科学家们预测,21世纪初,这些技术问题可以得到解决并将有广泛的应用前景,有可能会引起一场新的工业革命。超导电机、超导磁悬浮列车、超导船、超导计算机等将会面向市场,届时,世界超导材料市场可望达到2000亿美元。

由不同材料的薄膜交替组成的超晶格材料可望成为新一代的微电子、光电子材料。超晶格材料诞生于20世纪70年代末,在短短不到30年的时间内,已逐步揭示出其微观机制和物理图像。目前已利用半导体超晶格材料研制成许多新器件,它可以在原子尺度上对半导体的组分掺杂进行人工“设计”,从而可以研究一般半导体中根本不存在的物理现象,并将固态电子器件的应用推向一个新阶段。但目前对于其他类型的超晶格材料的制备尚需做进一步的努力。一些科学家预测,下一代的电子器件可能会被微结构器件替代,从而可能会带来一场电子工业的革命。微结构物理的研究还有许多新的物理现象有待于揭示。21世纪可能会硕果累累,它的前景不可低估。

近年来,两种与磁阻有关的引起人们强烈兴趣的现象就是所谓的巨磁阻和超巨磁阻现象。一般磁阻是物质的电阻率在磁场中会发生轻微的变化,而巨磁和超巨磁可以是几倍或数千倍的变化。超巨磁现象中令人吃惊的是,在很强的磁场中某些绝缘体会突变为导体,这种原因尚不清楚,就像高临界温度超导材料超导性的原因难以捉摸一样。目前,巨磁和超巨磁实现应用的主要障碍是强磁场和低温的要求,预计下世纪初在这方面会有很大的进展,并会有诱人的应用前景。

可以预计,新材料的发展是21世纪凝聚态物理学研究重要的发展方向之一。新材料的发展趋势是:复合化、功能特殊化、性能极限化和结构微观化。如,成分密度和功能不均匀的梯度材料;可随空间时间条件而变化的智能材料;变形速度快的压电材料以及精细陶瓷材料等都将成为下世纪重要的新材料。材料专家预计,21世纪新材料品种可能突破100万种。

等离子体物理与核聚变

海水中含有大量的氢和它的同位素氘和氚。氘既重氢,氧化氘就是重水,每一吨海水中含有140克重水。如果我们将地球海水中所有的氘核能都释放出来,那么它所产生的能量足以提供人类使用数百亿年。但氘和氚的原子核在高温下才能聚合起来释放能量,这个过程称为热核反应,也叫核聚变。

核聚变反应的温度大约需要几亿度,在这样高的温度上,氘氚混合燃料形成高温等离子体态,所以等离子体物理是核聚变反应的理论基矗1986年美国普林斯顿的核聚变研究取得了令人鼓舞的成绩,他们在TFTR实验装置上进行的超起动放电达到20千电子伏,远远超过了“点火”要求。1991年11月在英国卡拉姆的JET实验装置上首次成功地进行了氘氚等离子体聚变试验。在圆形圈内,2亿度的温度下,氘氚气体相遇爆炸成功,产生了200千瓦的能量,虽然只维持了1.3秒,但这为人类探索新能源——核聚变能的实现迈进了一大步。这是90年代核能研究最有突破性的工作。但目前核聚变反应距实际应用还有相当大的距离,技术上尚有许多难题需要解决,如怎样将等离子加热到如此高的温度?高温等离子体不能与盛装它的容器壁相接触,否则等离子体要降温,容器也会被烧环,这就是如何约束问题。21世纪初有可能在该领域的研究工作中有所突破。

纳米技术向我们走来

所谓纳米技术就是在10[-9]米(即十亿分之一米)水平上,研究应用原子和分子现象及其结构信息的技术。纳米技术的发展使人们有可能在原子分子量级上对物质进行加工,制造出各种东西,使人类开始进入一个可以在纳米尺度范围,人为设计、加工和制造新材料、新器件的时代。粗略的分,纳米技术可分为纳米物理、纳米化学、纳米生物、纳米电子、纳米材料、纳米机械和加工等几方面。

纳米材料具有常规材料所不具备的反常特性,如它的硬度、强度,韧性和导电性等都非常高,被誉为“21世纪最有前途的材料”。美国一研究机构认为:任何经营材料的企业,如果现在还不采取措施研究纳米材料的开发,今后势必会处于竞争的劣势。

纳米电子是纳米技术与电子学的交叉形成的一门新技术。它是以研究纳米级芯片、器件、超高密度信息存储为主要内容的一门新技术。例如,目前超高密度信息存储的最高存储密度为10[12]毕特/平方厘米,其信息储存量为常规光盘的10[6]倍。

纳米机械和加工,也称为分子机器,它可以不用部件制造几乎无任何缝隙的物体,它每秒能完成几十亿次操作,可以做人类想做的任何事情,可以制造出人类想得到的任何产品。目前采用分子机器加工已研制出世界上最小的(米粒大小)蒸汽机、微型汽车、微型发电机、微型马达、微型机器人和微型手术刀。微型机器人可进入血管清理血管壁上的沉积脂肪,杀死癌细胞,修复损坏的组织和基因。微型手术刀只有一根头发丝的百分之一大小,可以不用开胸破腹就能完成手术。21世纪的生物分子机器将会出现可放在人脑中的纳米计算机,实现人机对话,并且有自身复制的能力。人类还有可能制造出新的智能生命和实现物种再构。

“无限大”和“无限斜系统物理学

“无限大”和“无限斜系统物理学是当今物理学发展的一个非常活跃的领域。天体物理和宇宙物理学就属于“无限大”系统物理学的范畴,它从早期对太阳系的研究,逐步发展到银河系,直到对整个宇宙的研究。热大爆炸宇宙模型作为本世纪后半叶自然科学中四大成就之一是当之无愧的。利用该模型已经成功地解释宇宙观测的最新结果。如宇宙膨胀,宇宙年龄下限,宇宙物质的层次结构,宇宙在大尺度范围是各向同性等重要结果。可以说具有暴胀机制的热大爆炸宇宙模型已为现代宇宙学奠定了一定的基矗但是到目前为止,关于宇宙的起源问题仍没有得到解决,暴胀宇宙论也并非十全十美,事实上想一次就能得到一个十分完善的宇宙理论是很困难的,这还有待于进一步的努力和探索。

“无限大”系统物理学还有两个比较重要的问题是“类星体”和“暗物质”。“类星体”是1961年发现的,一个类星体发出的光相当于几千个星云,而每个星云相当于1万亿个太阳所发出的光,所以对类星体的研究具有十分重大的意义。60年代末,科学家们发现一个编号为3C271的类星体,一天之内它的能量增加了一倍,到底是什么原因使它的能量增加如此迅速?有待于21世纪去解决。“暗物质”是一种具有引力,看不见,什么光也不发射的物质。宇宙中百分之九十以上的物质是所谓的“暗物质”,这种“暗物质”到底是什么?我们至今仍不清楚,也有待于下世纪去解决。

原子核物理和粒子物理学则属于“无限斜系统物理学的范畴,它从早期对原子和原子核的研究,逐步发展到对粒子的研究。粒子主要包括强子(中子、质子、超子、л介子、K介子等)、轻子(电子、μ子、τ轻子等)和媒介子(光子、胶子等)。强子是对参与强相互作用粒子的总称,其数量几乎占粒子种类的绝大部分;轻子是参与弱相互作用和电磁相互作用的,它们不参与强相互作用;而媒介子是传递相互作用的。目前,人们已经知道参与强相互作用的粒子都是由更小的粒子“夸克”组成的,但是至今不能把单个“夸克”分离出来,也没有观察到它们可以自由地存在。为什么“夸克”独立不出来呢?还有一个不能解释的问题是“非对称性”,目前我们已有的定理都是对称的,可是世界是非对称的,这是一个有待于解决的矛盾。寻找独立的夸克和电弱统一理论预言的、导致对称性自发破缺的H粒子、解释“对称”与“非对性”的矛盾,是21世纪粒子物理学研究的前沿课题之一。

从表面上看“无限大”系统物理学与“无限斜系统物理学似无必然的联系。其实不然,宇宙和天体物理学家利用广义相对论来描述引力和宇宙的“无限大”结构,即可观察的宇宙范围;而粒子物理学家则利用量子力学来处理一些“无限斜微观区域的现象。其实宇宙系统与原子系统在某些方面有着惊人的相似性。预计21世纪“无限大”系统物理学将会与“无限斜系统物理学结合得更加紧密,即宏观宇宙物理学和微观粒子物理学整体联系起来。热大爆炸宇宙模型就是这种结合的典范,实际上该模型是在粒子物理学中弱电统一理论的基础上建立起来的。可以预计,这种结合对科技发展和应用都会产生巨大的影响。

二、跨世纪科学技术的发展趋势

科学技术能否取得重大突破的关键取决于基础科学的发展。所以,首先必须重视基础科学的研究,不能忽视更不能简单地以当时基础科学成果是否有用来衡量其价值。相对论和量子力学建立时好像与其他学科和日常生活无关,直到20世纪中期相对论和量子力学在许多科学领域中引起深刻的变革才引起人们的足够重视。可以说,20世纪几乎所有的重大科技突破,像原子能、半导体、激光、计算机等,都是因为有了相对论和量子力学才得以实现。可以说,没有基础科学就没有科学技术、社会和人类的发展。

20世纪重大科技成果的成功经验证明,不同学科间的互相交叉、配合和渗透是产生新的发明与发现,解释新现象,取得科学突破的关键条件之一。例如,核物理与军事技术的交叉产生了原子弹;半导体物理与计算技术的交叉产生了计算机。可以预计,21世纪待人类掌握核聚变能的那一天,一定是核物理、等离子体物理、凝聚态物理和激光技术等学科的交叉和配合的结果。这也是21世纪科学技术的发展趋势之一。

高分子材料成型原理范文篇9

【关键词】新型节能筷子；节能环保；安全卫生；回收利用

现在一些餐馆、牛肉面馆虽然已经用消毒筷取代了一次性筷子，但是这些消毒筷的安全卫生性能可信吗？消毒效果又如何？这些问题一直以来都困扰着大家。虽然消毒二次使用的筷子可以比使用一次性筷子减少了资源的利用，但是仍然要使用大量的木材，并且要求的木材质量更高。

1.新型节能筷子的简介

新型节能筷子不仅减少了木材的浪费、确保了用餐的安全，而且用餐时可以为使用者提供膳食纤维以及锌、锰等人体所需又不易从外界摄取的微量营养成分。最重要的是减少了秸秆燃烧带来的污染，实现了对秸秆的再利用，减少了对木材的使用，响应了国家节能减排的号召，同时具有成本低，适合大范围推广的优势。

2.新型节能筷子的设计理念

我们设计的节能筷子以秸秆为主要材料，成本低，无污染，利于推广。并且，目前全球能源短缺状况日益严重，而节能筷子减少了木材的消耗，使秸秆实现了加工成筷子、使用完喂养牲畜、牲畜的排泄物用作肥料的三次重复利用，再加上人们的节能减排意识有了很大的提高，我们的产品就满足了现代人要求低碳的心理，这使我们的产品在销量上有了很大的保证。并且我们设计的筷子中含有对人体有益的微量元素，用餐时可以为使用者提供膳食纤维以及锌、锰等微量营养成分，不但减少了资源的浪费而且在使用时还会使人体吸收营养成分，正可谓是一举多得。

3.设计方案

（1）秸秆的重塑设计

新型节能筷子生产方法包括以下步骤：a.提供秸秆原料；b.对秸秆原料加压，挤出其中的水分和糖分，再加入食用胶、可食性防腐剂、可食性色素等辅助材料之后，对其进行压缩使其成型为筷子坯；c.对筷子坯进行加温使糖分炭化从而成型筷子；d.经食品级硫磺熏蒸漂白，此时二氧化硫含量极低，一般不会超过一次性竹筷国家标准规定的600mg/公斤；e.装箱或进行运送。此加工技术使秸秆这种可再利用农作物得到充分利用，这样既减少了木材的消耗又降低了生产成本。

（2）添加剂的含量控制

在筷子的成型加工过程中，因为需要加入食用胶、可食性防腐剂、可食性色素等辅助材料，所以我们会严格的控制其含量，采购合格的原料，索取相关质量证明并验证合格后才投入生产。在生产中按工艺要求配料，严格按照GB2760-2007的标准要求使用食品添加剂，不得添加非食用材料，避免将非食用材料混入。消毒过程中严格按照《GB19790.2-2005-次性筷子第2部分竹筷》国家标准，对于二氧化硫的残留量加以控制。工作完成后要求及时清理、清洗工器具，产品库房内不得有其它杂物或有害物质堆放，以避免受到污染。

4.新型节能筷使用分析

（1）现在的大小饭店，由于消毒餐具的出现，连筷子都成了收费对象，不禁让众多消费者惊呼“以后外出就餐，该自备筷子了！”但是，新型节能筷子的使用就节省了消毒所用的成本，并且也避免了洗刷、消毒不彻底带来的安全隐患。用完之后可以将其通过加入动物饲料、发酵成肥料的途径进行三次重复利用。

（2）由于新型节能筷子是用秸秆加工制造的，所以它的造价非常便宜，不会让消费者支付使用费用。因此也就减少了对木块的使用，这不仅缓解了木材紧张使用的状况，也减少了秸秆燃烧带来的污染，并且秸秆中有一定含量的膳食纤维，营养安全。

（3）形状多样是我们产品的一大特点，我们在生产的过程中会加入一定含量的可食用色素，是筷子的颜色多样供消费者的选择，促进食欲。在筷子的造型上我们可以将秸秆压缩成不同的形状，增强其美感。

5.新型节能筷的创新点及应用

（1）采用秸秆作为主要材料。首先，原有木筷由木材制作对木材浪费严重，目前我国森林面积1.75亿公顷，森林覆盖率仅为18.2%。因此，寻找新材料替代木材作为筷子就显得极为重要，我们发现秸秆是一种可以代替木材的新材料。其次，现在很多餐厅对筷子消毒要求不高，容易引起疾病传播，不够安全卫生的问题，所以将筷子一次性使用又不造成浪费至关重要。所以我们发明了这种即安全卫生又不会造成浪费的新型节能筷子。

（2）秸秆中原本含有的膳食纤维和人体所需微量元素会对使用者的身体健康起到一定的促进作用。在秸秆中含有大量的膳食纤维，膳食纤维主要来自于植物的细胞壁，在营养界被称为“第七营养素”，膳食纤维的作用很强大，在人体的消化系统中承担不可或缺的角色。膳食纤维在消化系统中帮助人体快速移除体内有毒和致癌物质，控制胆固醇水平，减少有害物质在体内与肠壁的接触时间，能够起到促进消化，甚至能够达到减肥瘦身的目的。

（3）款式颜色多样，适合大众人群。我们设计的节能筷子使用秸秆作为原材料，成本较低，当然也就不需要广大的消费者为我们买单，就算是家居使用也比较便宜。形状多样是我们产品的一大特点，我们在生产的过程中可以将秸秆压缩成不同的形状，增强美感。

6.总结

新型节能筷子使用秸秆为主要材料，成本低，使产品更利于推广；产品的核心技术易于掌握，便于批量化生产；有效缓解农村焚烧秸秆现象；目前全球能源短缺状况日益严重，而节能筷子减少了木材的消耗，使秸秆实现了三次重复利用，再加上人们的节能减排意识有了很大的提高，新型节能筷子就满足了现代人要求低碳的心理，是一种合理的新型节能产品。

参考文献

[1]韩旭.一次性筷子的危害[J].2009（01）：22-23.

[2]师帅.秸秆的应用领域[J].2008（01）：5-6.

[3]刘智慧.保定市农作物秸秆综合利用途径探索[A].西部大开发科教先行与可持续发展――中国科协2000年学术年会文集[C].2000：56-58.

高分子材料成型原理范文篇10

【关键词】形状记忆合金钛合金合成材料

一、形状记忆合金

形状记忆合金是近几十年发展起来的一种新型功能材料,它是利用应力和温度诱发相变的机理来实现形状记忆功能的一类材料。其特点是:将已在高温下定型的形状记忆合金置于低温或常温下使其产生变形,当环境温度升高到临界温度(相变点)时,合金的变形消失并可恢复到定型时的原始状态。例如,TiNi合金从高温降低到临界温度时,晶体结构由菱形转变为立方体;当温度从低温上升到临界温度时,晶体结构从立方体恢复为菱形。在恢复过程中,合金能产生与温度呈函数关系的位移和力,其能量来自于相变驱动力。这种升温后合金的变形消失、形状复原的现象称为形状记忆效应。目前，形状记忆合金在电气、机械、运输、化学、医疗、能源、航空、生活用品等领域都得到了应用。最典型的应用例子是航天飞机的伞型天线,为方便发射把它压扁附在船体上,飞船升空后受阳光的辐射而升温,于是天线便记忆起原来的形状,重新支起。

二、钛合金

钛合金的正式开发和应用仅仅是最近50年来才开始的，并且在50年代几乎只有美国一国在进行研究，最早开发成功了Ti-6Al-4V，目前世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种。其性能如下：（1）热强度高（2）低温性能好(3)抗蚀性好(4)化学活性大(5)导热系数小、弹性模量小。目前，钛合金的主要应用如下：

1.航空领域

由机和导弹的速度已增加到远远超过音速，从前使用铝合金的地方，因其耐热性的要求，已不大适应，所以采用新材料，尤其是钛及其合金来代替。钛的密度小，又具有高的耐热性和持久强度，对在振动载荷及冲击载荷作用下裂纹扩展的敏感性低，并且有良好的耐蚀性。因此在飞机上广泛采用钛及其合金，小至螺钉、螺母等紧固件，大至机身骨架、隔框等结构件。目前，先进飞机上的钛材重量达到飞机结构总重的30%~40%，钛材已成为现代飞机不可缺少的结构材料。

2.生物医学领域

钛无毒、质轻、强度高且具有优良的生物相容性，因此，是非常理想的医用金属材料，钛作为外科植入材料得到了广泛发展。最初应用于临床的钛合金主要以纯钛和Ti-6Al-4V为代表，后来对β型钛合金的研究最广。纯钛在生理环境中具有良好的抗腐蚀性能，但其强度较低，耐磨损性能较差，限制了它在承载较大部位的应用，目前主要用于口腔修复及承载较小部分的骨替换，但目前尚未出现强度问题。相比之下，Ti-6Al-4V具有较高的强度和较好的加工性能，这种合金最初是为航天应用设的，70年代后期被广泛用作外科修复材料，如髋关节，膝关节等。同时Ti-3Al-2.5V也在临床上被用作股骨和胫骨替换材料。

3.海军领域

钛在海军装备方面的应用,俄罗斯处于世界绝对领先的位置。世界上第一艘全钛核潜艇于1968年12月下水,已运行30多年。该潜艇应用了大量的板材、管材、锻件,潜艇的所有装置全部是由钛合金制造的,这包括巨大的焊接结构壳体、巨大的管路系统和不同的装置和机器设备。美国曾在航母上用钛合金进行装艇服役评价，每个航母可减重15t。

此外，钛合金在兵器、汽车、石油、化工等方面都有广泛的应用。

三、合成材料在科学技术中的运用

下面将对教材中出现的三种合成材料做——高分子材料制造的半透膜、复合材料碳纤维、导电塑料进行介绍。

1.高分子材料制造的半透膜

半透膜是一种只给某种分子或离子扩散进出的薄膜，对不同质点的通过具有选择性的薄膜。例如细胞膜、膀胱膜、羊皮纸以及人工制的胶棉薄膜等。现代半透膜还用与多孔性壁（如无釉陶瓷）并使适当的化合物（如铁氰化铜）沉淀于其孔隙中制成。半透膜用于渗透溶胶和测定渗透压强等。生物吸取养分也是通过半透膜进行的。而用高分子材料经过特殊工艺制成的半透膜，它只允许水分子透过，而不允许溶质通过。用高压泵使处于半透膜一侧的原水压力超过渗透压时，原水中的水分子就能够透过半透膜进入另一侧，从而获得纯净水。而原水中的溶解与非溶解的无机盐，重金属离子，有机物，菌体，胶体等物质无法通过半透膜，只能留在浓缩水中被放掉。反渗透设备广泛应用于医药行业、饮料行业、电子、电力行业等。

2.复合材料碳纤维

碳纤维是由有机母体纤维(粘胶丝、聚丙烯睛或沥青等采用高温分解法在1000~3000℃高温的惰性气体下碳化制成的，具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点，是一种力学性能优异的材料。特别是聚丙烯腈(PAN)基碳纤维，其性能优越，更适合规模化生产，是当今碳纤维的主流成为了军民两用的主导材料，广泛应用于国防、航空航天高档民用产品。其实，碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性，柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴向表现出很高的强度。碳纤维是由含碳量较高，在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。碳纤维作为高性能纤维的代表，属于高技术密集型产品，其生产技术复杂，产业发展涉及官、产、学、研各个环节。由于它是发展航天航空和军事工业等尖端技术必不可少的新材料，也是民用工业更新换代的基础材料，国外又对其出口进行封锁，所以近年来我国就一直比较重视对其研制和生产，虽然起步较早，投入不薄，但仍处于失利地位，很重要的一个方面是中国高技术产业创新系统存在的问题。

3.导电塑料

导电塑料是一种高分子材料，是目前国际上一个十分活跃的研究开发领域，已从初期的纯实验室研究发展到应用研究阶段，成为新一代电子材料。导电高分子材料按照其导电机理可分为结构型和复合型两大类。目前，结构型导电高分子材料的合成工艺较复杂，成本较高；而复合型导电高分子材料加工简单、成本低，因而被广泛应用于电子、汽车、民用等领域。

参考文献：

高分子材料成型原理范文篇11

高分子材料加工涉及的通常是高分子材料成型加工方法，化工原理课程也是海南大学(以下简称“我校”)高分子材料与工程专业的一门专业基础课。学生在初学化工原理时可能感觉与高分子加工技术相差较大，对将来专业知识没有直接帮助，学习的积极性与主动性均难以充分调动，甚至还易产生消极抵触的情绪。因此，在课程刚开始的绪论这一章的教学中在介绍什么是化学工业过程时笔者不以教材里的传统化工加工为例，而是详举高分子行业中运用化工原理知识进行材料加工处理的实例，提前介绍一些高分子材料加工的方法，拉近学生与传统化工加工技术的距离，让学生理解高分子加工的一些操作与传统化工类的操作间的异同点，以便消除同学们内心的疑惑，指明高分子材料加工专业的同学学习化工原理知识的必要性。如天然橡胶的初加工是海南(以下简称“我省”)省的特色产业也是我校高分子材料专业的一个重要方向。从天然橡胶树上采割的胶乳经过一系列的处理得到干胶产品(如图所示)。在这个过程中干燥、浓缩、压片等操作与传统化工生产中的相关的单元操作一样，所用的基本原理相同，设备基本通用。高分子材料如聚乙烯的合成中乙烯气体在常压常温下，加压输送合成前的加热升温操作及反应后产物的分离与传统化工专业的流体输送原理及加热原理是相同的，所用设备是相通的。

二、将高分子加工工艺融入化工原理的课程教学中

在高分子材料的加工中采用了大量的化工单元操作。但这些高分子加工艺在传统的化工原理教材中是看不到的。这就要求任课教师具有高分子材料加工方面的知识背景，这样可以将高分子加工工艺中运用到的化工原理的知识融入课程的教学中，学生领会到该门课程的知识在专业知识中的基础作用学习兴趣才会提高，并且在将来的工作中能有意识地提前运用化工原理的理论知识，进行企业的节能降耗等的工艺改进。如在以动量传递理论为基础的单元操作的有关教学中，教材通常是以牛顿型流体如水、苯或甲苯等常规化学品的流体输送为例，而高分子材料专业的学生处理对象多为大分子材料，所处状态通常固体颗粒或黏稠状态，属于非牛顿型流体范畴。因此教材中的例子缺乏对高分子材料专业学生的足够吸引力，难以达到应有的示例效果。教学中我们以胶乳厂中天然浓缩胶乳的生产工艺为例，说明工艺中我们利用泵提供新鲜胶乳能量，促使其流入高速离心机中，而离心机是非均相物分离的一个单元操作。高分子量的聚异戊二烯在离心机转鼓的轴中心较远的地方富集，而小分子如水分、小分子量的聚异戊二烯在轴中心附近富集。将这两个位置的乳液分别导出就分别得到浓缩胶乳和胶清胶，并利用非牛顿型流体的阻力计算方法表明，由于胶乳的黏稠度远大于水的黏度在动力消耗上要比同等条件下输送水的动力消耗大。鉴于在塑料或橡胶的加工生产中大量运用到了螺杆挤出机。所以在流体输送设备介绍中，笔者是以螺杆挤出机在塑料加工中的应用为例，说明螺杆挤出机的工作原理，并且介绍在塑料挤出机的料斗的颗粒进料系统中可以利用固体流态化技术，采用真空吸料或用鼓风机压料进行原料输送。在以热量传递为理论基础的单元操作中，在介绍以导热方式进行的热传递时，笔者以未硫化胶膜在平板硫化仪内加热硫化为例进行导热说明。而以塑料在螺杆挤出机内或橡胶在炼胶机上进行塑炼时的粘流态受热为例介绍对流传热热传递方式。在以质量传递为理论基础的单元操作中，以粉末涂料的生产为例，介绍喷雾干燥工艺。这些将高分子材料加工工艺融入化工原理的课堂教学中，拉近了材料加工与化工原理知识间的距离，提高了学生学习的兴趣，起到明显的教学改革效果。

三、以高分子材料为实验对象

化工原理一般是同学们从公共基础课转向专业课学习所接触到的第一门工程性课程，亦是一门理论与实践紧密结合的技术基础课程。它的实验课教学设计至关重要，其不仅关系到整门课程教学效果的好坏，更是决定能否推进该课程素质教育的关键环节之一。为提高高分子材料类专业同学参与化工原理实验课的学习热情，笔者在实验教学中选择高分子材料进行相关的实验。如干燥实验中有的专业以甘蔗渣纸板为实验对象，获得有关纤维的干燥过程曲线和干燥速率曲线。而我省特色产业天然胶乳加工中有将天然胶乳干燥制备成干胶的这一操作。为了结合我校的高分子材料专业，专业实习提前将有关化工原理的知识融入到专业学习中。实验中以天然胶乳制备的湿膜片为实验材料，获得天然胶乳薄膜制品的干燥过程曲线和干燥速率曲线，为以后同学们去胶乳厂参观实习提供理论和实验依据。这一举措不仅有效激发了同学们参与实验研究的主动性，反过来也极大促进了该课程理论学习的积极性。

四、有的放矢传授教学内容，适应少学时的课程教学计划

高分子材料成型原理范文篇12

高分子材料：以高分子化合物为基础的材料，高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。

高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万，所含原子数目一般在几万以上，而且这些原子是通过共价键连接起来的。高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时，叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。如果高分子化合物中的原子连接成网状时，这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构，所以也叫体型高分子。

二、高分子材料的结构特征

高分子材料的高分子链通常是由103~105个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特征。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。

三、高分子材料按来源分类

高分子材料按来源分，可分为天然高分子材料、半合成高分子材料（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。

天然高分子材料包括纤维素、蛋白质、蚕丝、橡胶、淀粉等。合成高分子材料以及以高聚物为基础的，如各种塑料，合成橡胶，合成纤维、涂料与粘接剂等。

四、生活中的高分子材料

生活中的高分子材料很多，如蚕丝、棉、麻、毛、玻璃、橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。下面就以塑料和纤维素举例说明。

（一）、塑料

塑料是一种合成高分子材料，又可称为高分子或巨分子，也是一般所俗称的塑料或树脂，可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、剂、色料等添加剂组成的，它的主要成分是合成树脂。

塑料主要有以下特性：①大多数塑料质轻，化学性稳定,不会锈蚀；②耐冲击性好；③具有较好的透明性和耐磨耗性；④绝缘性好，导热性低；⑤一般成型性、着色性好，加工成本低；⑥大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；⑦尺寸稳定性差，容易变形；⑧多数塑料耐低温性差，低温下变脆；⑨容易老化；⑩某些塑料易溶于溶剂。塑料的优点1、大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应。2、塑料制造成本低。3、耐用、防水、质轻。4、容易被塑制成不同形状。5、是良好的绝缘体。6、塑料可以用于制备燃料油和燃料气，这样可以降低原油消耗。塑料的缺点1、回收利用废弃塑料时，分类十分困难，而且经济上不合算。2、塑料容易燃烧，燃烧时产生有毒气体。3、塑料是由石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的。

塑料的结构基本有两种类型：第一种是线型结构，具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物；第二种是体型结构，具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。线型结构（包括支链结构）高聚物由于有独立的分子存在，故有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，故没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有，由线型高分子制成的是热塑性塑料，由体型高分子制成的是热固性塑料。

塑料的应用：透明塑料制成整体薄板车顶。薄板车顶的新概念基于透明灵活的聚碳酸酯或硅树脂材料，可以被永久性地塑造成单个的聚碳酸酯薄板，也可作为可折叠铰链和封条。拜耳材料科技研发的原型总共配备了四个灵活的薄板部件，形成了四扇“顶窗”，每扇窗都可单独打开和关闭。导轨用于连接薄板部件，形成一个牢固、透明的聚碳酸酯车顶外壳。一个同样透明的管子沿车顶结构中央纵向放置，在“顶窗”打开后用来调节折叠薄板。这样可以形成三维立体结构，组件比平坦的薄板更加牢固。同时也大大降低了单个组件的数量。

（二）、纤维素

纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50%以上。纤维素是自然界中存在量最大的一类有机化合物。它是植物骨架和细胞的主要成分。在棉花、亚麻和一般的木材中，含量都很高。

纤维素的结构：纤维素是一种复杂的多糖，分子中含有约几千个单糖单元，即几千个（c6h10o5）；相对分子质量从几十万至百万；属于天然有机高分子化合物；纤维素结构与淀粉不同，故性质有差异。