功能高分子材料是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的新興領(lǐng)域，是高分子材料滲透到電子、生物、能源等領(lǐng)域后涌現(xiàn)出的新材料。該類材料一般指在原有力學(xué)性能基礎(chǔ)上，還具有化學(xué)反應(yīng)活性、光敏性、導(dǎo)電性、催化性、生物相容性、藥理性、選擇分離性、能量轉(zhuǎn)換性、磁性等功能的高分子及其復(fù)合材料。

功能高分子材料一般是指具有傳遞、轉(zhuǎn)換或貯存物質(zhì)、能量和信息作用的高分子及其復(fù)合材料，或具體指原有力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，還具有化學(xué)反應(yīng)活性、光敏性等功能高分子及其復(fù)合材料、功能高分子有很高的分子量，質(zhì)輕，密度小，有優(yōu)良的力學(xué)性能，絕緣性能，隔熱性能，由于高分子結(jié)構(gòu)的不同，其特點(diǎn)也不盡相同。

特定的高分子材料有的有良好的光學(xué)性能，如PMMA、PC、PS;有的有超高的力學(xué)性能等，功能高分子材料更是涉及了醫(yī)藥、生物工程等各個(gè)方面，原料來(lái)源也非常豐富，易制備，而現(xiàn)在隨著科技發(fā)展也應(yīng)用到生活中的方方面面。

功能高分子材料分四項(xiàng)功能：

①離子交換樹(shù)脂、感光性樹(shù)脂、高分子試劑、高分子催化劑、高分子增感劑等組成的“化學(xué)功能”;

②導(dǎo)電性高分子、高介電性高分子、高分子光電導(dǎo)體、高分子光生伏打材料等“物理功能”;

③高分子吸附劑、高分子絮凝劑、高分子表面活性劑、高分子染料、高分子穩(wěn)定劑等“復(fù)合功能”;

④抗血栓、控制藥物釋放和生物活性等“生物、醫(yī)用功能”。

按照功能特性又分為四類：即“分離材料和化學(xué)功能材料、電磁功能高分子材料、光功能高分子材料、以及生物醫(yī)用高分子材料”。根據(jù)分類，能對(duì)功能高分子材料進(jìn)行更清晰的了解。

1、光功能高分子材料

光功能高分子材料是指能夠?qū)馕?、?chǔ)存、轉(zhuǎn)化的一類高分子材料。其在材料領(lǐng)域中占有十分重要的地位，目前，這一類材料主要包括各種光穩(wěn)定劑、感光材料、非線性光學(xué)材料、光學(xué)用塑料、光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)材料、光導(dǎo)材料和光致變色材料等。光功能高分子材料今后的發(fā)展方向主要集中在以下三個(gè)方面：

①現(xiàn)代社會(huì)是信息社會(huì)，光導(dǎo)纖維是目前主要的通信器材，并且發(fā)展迅速。因此，今后應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)低光損耗，長(zhǎng)距離光傳輸?shù)母叻肿庸饫w制品;

②光導(dǎo)高分子在光照時(shí)能夠?qū)е缕潆娮杪拭黠@下降，可以利用其該特性來(lái)制備復(fù)印機(jī)、激光打印機(jī)中的關(guān)鍵部件，節(jié)約硒材料;

③功能高分子材料在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換中的研究，其研究方向包括：光電轉(zhuǎn)換、光熱轉(zhuǎn)化及光化學(xué)轉(zhuǎn)化等方面。目前在大面積可控高分子太陽(yáng)能電池已取得突破，其在未來(lái)將取代現(xiàn)在的硅太陽(yáng)能電池。

2、導(dǎo)電功能高分子材料

導(dǎo)電功能高分子材料可分為結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子和復(fù)合型導(dǎo)電高分子類。其主要應(yīng)用在發(fā)光二極管、抗靜電、導(dǎo)電性應(yīng)用、電磁屏蔽與隱身等領(lǐng)域中。

聚乙炔、聚對(duì)苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯基乙炔等是目前研究較多的導(dǎo)電高分子材料。采用該類材料制作電功能器件較無(wú)機(jī)材料制作具有分子結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)(種類繁多)、可以加工成任意形狀(可彎曲、大面積)等優(yōu)勢(shì)。

3、反應(yīng)型功能高分子

生物酶催化生物體內(nèi)多種化學(xué)反應(yīng)，在常溫、常壓下該類高分子催化劑具有魔法般的催化性且活性極高，幾乎不產(chǎn)生副產(chǎn)物。因此，人們?cè)噲D將具有反應(yīng)活性或催化活性的功能基通過(guò)適當(dāng)方法引入高分子骨架上，開(kāi)發(fā)高活性和選擇性的高分子模擬酶催化劑。

目前，活性功能基的引入有三種基本方法：①含功能基單體的聚合;②對(duì)聚合物載體進(jìn)行功能化改性;③通過(guò)含功能基單體的聚合引入某種功能基，再通過(guò)化學(xué)改性將之轉(zhuǎn)化為另一種功能基。

已有研究表明：高分子金屬催化劑對(duì)加氫反應(yīng)、氧化反應(yīng)、硅氫加成反應(yīng)、羰基化反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)、聚合反應(yīng)等都具有很好的催化性。高分子催化劑具有很高的催化活性和選擇性、穩(wěn)定性和安全性、易與反應(yīng)物分離、可回收重復(fù)使用、后處理較簡(jiǎn)單等優(yōu)越性。

目前強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂催化劑、高分子負(fù)載Lewis酸催化劑、強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂催化劑、高分子相轉(zhuǎn)移催化劑及高分子超強(qiáng)酸催化劑等是研究比較多的高分子催化劑。

4、吸附分離功能高分子

吸附分離功能高分子材料主要是指那些對(duì)某些特定離子或分子有選擇性親和作用的高分子材料。其吸附性不僅受到結(jié)構(gòu)和形態(tài)等內(nèi)在因素的影響，還與使用環(huán)境關(guān)系密切：如溫度因素和周圍介質(zhì)等。主要利用該類材料對(duì)液體或氣體中的某些分子具有選擇性的吸附，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜物質(zhì)體系的分離與各種成分的富集與純化及檢測(cè)。

按照吸附機(jī)理可以分為：化學(xué)吸附和物理吸附高分子。

化學(xué)吸附功能高分子包括離子交換樹(shù)脂，其主要應(yīng)用在：①清除離子;②離子交換;③酸，堿催化反應(yīng)等方面;螯合樹(shù)脂，其可通過(guò)選擇性螯合作用而實(shí)現(xiàn)對(duì)各種金屬離子的濃縮和富集，因此，其廣泛地應(yīng)用于分析檢測(cè)，污染治理，環(huán)境保護(hù)和工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。

物理吸附功能高分子根據(jù)其極性大小可分為非極性、中極性和強(qiáng)極性三類。該類功能高分子的吸附性主要靠范德華力、氫鍵、和偶極作用進(jìn)行。主要應(yīng)用于：水的脫鹽精制、藥物提取純化、稀土元素的分離純化、蔗糖及葡萄糖溶液的脫鹽脫色等。

5、生物醫(yī)用功能高分子

生物醫(yī)用功能高分子材料主要以醫(yī)療為目的，用于與組織接觸以形成功能的無(wú)生命材料。其被廣泛地用來(lái)取代或恢復(fù)那些，受創(chuàng)傷或退化的組織或器官的功能，從而提高病人的生活質(zhì)量。

主要包括醫(yī)用高分子材料(以修復(fù)、替代為主)、藥用高分子材料(以藥理療效為主)。由于其與人體的組織和器官接觸，因此，醫(yī)用高分子材料必須滿足如下的基本要求：①在化學(xué)上是惰性的，不會(huì)因?yàn)榕c體液接觸而發(fā)生反應(yīng);②對(duì)人體組織不會(huì)引起炎癥或異物反應(yīng);③不會(huì)致癌;④具有良好的血液相容性，不會(huì)在材料表面凝血;⑤長(zhǎng)期植入體內(nèi)，不會(huì)減小機(jī)械強(qiáng)度;⑥能經(jīng)受必要的清潔消毒措施而不產(chǎn)生變形;⑦易于加工成需要的復(fù)雜形狀。

醫(yī)用功能高分子材料現(xiàn)已取得了許多卓越的成就。如：心廊管植入物、整形和重建植入物、矯形外科假體、眼睛系統(tǒng)、牙齒植入物、體外循環(huán)裝置、導(dǎo)管、藥物釋放控制器及普外科等都離不開(kāi)其身影。

6、液晶高分子材料

某些液晶分子可連接成大分子，或者通過(guò)官能團(tuán)的化學(xué)反應(yīng)連接到高分子骨架上，并在熔融或溶解條件下仍保持液晶的特征，就形成高分子液晶。與小分子液晶相比，其具有下列特殊性：①熱穩(wěn)定性大幅度提高;②熱致性高分子液晶有較大的相區(qū)間溫度;③粘度大、流動(dòng)行為與一般溶液顯著不同。

目前，高分子液晶研究主要幾種于以下幾方面：①鐵電性高分子液晶;②樹(shù)枝狀高分子液晶;③液晶LB膜;④分子間氫鍵作用液晶;⑤交聯(lián)型高分子液晶。

人工合成的高分子液晶問(wèn)世至今僅70年左右，因此是一類非常“年輕”的材料，應(yīng)用尚處在不斷開(kāi)發(fā)之中。因此，高分子液晶的將來(lái)發(fā)展應(yīng)側(cè)重以下幾方面：①制造具有高強(qiáng)度、高模量的纖維材料;②分子復(fù)合材料;③高分子液晶顯示材料;④精密溫度指示材料和痕量化學(xué)藥品指示劑;⑤信息貯存介質(zhì)。

7、其他特色的功能高分子材料

所謂“功能”是指這類高分子除了具有以上介紹的特性外，另有其他功能，例如，在溫和條件下薄膜的選擇透氣性、透液性和透離子性，其功能性還有環(huán)境敏感性、記憶性、仿生性、隱身性、磁性和生物活性等，這些特性都與其具有特殊結(jié)構(gòu)的官能團(tuán)密切相關(guān)。

功能高分子的獨(dú)特性使其在諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，引起了人們廣泛注意。近些年來(lái)，人們開(kāi)始開(kāi)發(fā)適用于生物、制藥、軍事及智能等領(lǐng)域的新型功能高分子，其中隱身技術(shù)、智能凝膠和固定化酶是較為突出。

1、功能高分子材料擴(kuò)大領(lǐng)域廣泛運(yùn)用

如今，材料技術(shù)的發(fā)展逐漸迅速，從均質(zhì)材料向復(fù)合材料發(fā)展，從單一結(jié)構(gòu)材料向多功能材料并重，而對(duì)先進(jìn)復(fù)合高分子基體材料樹(shù)脂陶瓷等，加入增強(qiáng)料的纖維等材料組合在一起，充分發(fā)揮各相性能優(yōu)勢(shì)的結(jié)構(gòu)特征，賦予了功能高分子廣闊應(yīng)用的空間。而今后功能高分子復(fù)合材料將向航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、家居生活等眾多領(lǐng)域發(fā)展，為科技生活帶來(lái)更多的便利。

2、功能高分子材料的重要意義

如今，現(xiàn)代科技發(fā)達(dá)的社會(huì)，功能高分子材料的獨(dú)特功能，不僅為物理事業(yè)帶來(lái)一大改革創(chuàng)新，也為我國(guó)各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域帶來(lái)貢獻(xiàn)。

例如功能高分子材料現(xiàn)在的隱身材料技術(shù)就是當(dāng)今世界各國(guó)追求的尖端軍事技術(shù)之一，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者都對(duì)隱身納米高分子復(fù)合材料進(jìn)行研究，可見(jiàn)在軍事上的大用處，在全世界為之關(guān)注的生態(tài)環(huán)境中，國(guó)外研發(fā)具有生態(tài)可降解性的高分子材料對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)起到了很大的作用。

現(xiàn)在功能高分子材料對(duì)我們無(wú)論是生活、軍事還是生態(tài)環(huán)境都是極為重要的。