導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇常見(jiàn)的高分子材料性能，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：高分子材料；老化；老化原因；防老化措施

1高分子材料及老化現(xiàn)象

1.1高分子材料簡(jiǎn)述

高分子材料是指與人們生活息息相關(guān)的各種常見(jiàn)的材料，如塑料，橡膠，涂料，薄膜，纖維等。高分子材料被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)工業(yè)，航空，建筑，軍事建設(shè)等多種行業(yè)，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)，同時(shí)也提高了人們的生活水平。但是高分子材料經(jīng)常容易在強(qiáng)光，熱輻射，水浸泡等因素作用下發(fā)生降解，失去其利用價(jià)值。

1.2高分子材料老化

高分子材料的老化由于其特性，使用條件的不同，發(fā)生老化的現(xiàn)象和表現(xiàn)出的現(xiàn)象也有很大不同。有的會(huì)變脆，變色，透明度下降等，也有的會(huì)出現(xiàn)彈性下降，變軟，變粘等。歸納為如下幾個(gè)方面：①外觀變化：高分子材料在外觀上的老化現(xiàn)象主要有：出現(xiàn)污漬，裂縫，斑點(diǎn)，銀紋，粉化，發(fā)粘，收縮，或光學(xué)顏色改變；②物理性能改變：高分子性能在物理性能上老化的現(xiàn)象為：流變形能，溶脹性，溶解性變差，同時(shí)耐熱性，透水性，透氣性，耐寒性等也發(fā)生變化；③力學(xué)性能改變：力學(xué)性能的改變主要包括彎曲強(qiáng)度，剪切強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度，沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能下降。同時(shí)，材料的應(yīng)力松弛，相對(duì)伸長(zhǎng)率等性能也會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變；④電性能改變：電性能的改變包括介電常數(shù)，表面電阻，體積電阻，電擊穿強(qiáng)度等電化學(xué)性能的改變。

2引發(fā)高分子材料老化的原因

2.1內(nèi)在因素

2.1.1材料的立體歸整性

分子鍵排列規(guī)整的區(qū)域成為結(jié)晶區(qū)，不規(guī)整的區(qū)域成為非結(jié)晶區(qū)。這兩種區(qū)域的分子排布差異很大，一般材料的老化發(fā)生在非結(jié)晶區(qū)，并逐步往結(jié)晶區(qū)蔓延。因此高分子材料的立體規(guī)整性對(duì)材料的老化會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

2.1.2材料的分子量及其分布

材料的分子量和其分布直接影響了材料的老化性能。分子量分布的寬度影響了端基的數(shù)量，而端基的數(shù)量有決定了材料老化的難易程度。

2.1.3材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)

材料的鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)直接影響了材料的性能。維持高分子材料聚集態(tài)的各分子間力中存在著很多弱鍵力，弱鍵很容易斷裂產(chǎn)生自由基，這種自由基反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)會(huì)使高分子材料極速的發(fā)生老化。

2.1.4材料中的雜質(zhì)

高分子材料的加工合成過(guò)程有時(shí)會(huì)引入一些雜質(zhì)，或者殘留一些化學(xué)助劑，這些都能引發(fā)高分子材料的老化。

2.2外在因素

①氧氣：由于氧氣的滲透作用，會(huì)與高分子聚合物上的弱鍵發(fā)生反應(yīng)，引起主鏈結(jié)構(gòu)的變化，從而引發(fā)材料的老化；②溫度：溫度的高低直接影響了高分子的性能和分子的斷鏈速率。材料的溫度越高，鏈運(yùn)動(dòng)速率越快，吸收的能量越多。當(dāng)吸收的能量高于化學(xué)鍵的解離能時(shí)，鏈就會(huì)發(fā)生降解導(dǎo)致集團(tuán)的脫落，使材料老化加劇。而當(dāng)溫度降低到一定程度，會(huì)阻礙鏈的運(yùn)動(dòng)速率，使高分子材料變得更硬，更脆；③濕度：水分子對(duì)材料的老化也有一定的影響。由于水分子的滲透性極強(qiáng)，會(huì)逐漸的滲透入分子間使材料發(fā)生溶脹，從而改變了分子間作用力。因此破壞了材料的聚集態(tài)，發(fā)生了老化現(xiàn)象；④光照：當(dāng)高分子材料吸收的光能高于分子鏈斷鍵的解離能時(shí)，會(huì)使分子鏈發(fā)生破壞，同時(shí)材料的結(jié)構(gòu)也被迫發(fā)生改變，從而使材料的性能發(fā)生了改變，引起老化反應(yīng)；⑤生物老化：在高分子材料的加工合成過(guò)程中，會(huì)使用一些助劑，助劑的使用同時(shí)也會(huì)引發(fā)霉菌的產(chǎn)生。霉菌微生物的生長(zhǎng)代謝產(chǎn)生的分解霉和毒素不僅促使材料的被迫降解和老化，還會(huì)使接觸者接觸后感染到一系列疾病。

3高分子材料的放老化措施

3.1高分子材料的熱老化預(yù)防措施

熱老化預(yù)防措施主要通過(guò)改變材料的物理性質(zhì)如溫度。增塑劑是一種應(yīng)用范圍廣泛的降低玻璃化溫度的措施，可以使高分子材料在低溫下保持原狀態(tài)不發(fā)生老化。它包括分子增塑和結(jié)構(gòu)增塑兩種形式。分子增塑是指增塑劑在分子水平上與高分子混溶，從而降低了高分子鏈間的相互作用力，增強(qiáng)了材料的柔順性。

3.2高分子材料的氧老化預(yù)防措施

在高分子材料的加工過(guò)程中，加入抗氧化物及含硫，磷有機(jī)化合物等，能夠與過(guò)氧自由基發(fā)生反應(yīng)，從而降低或終止老化反應(yīng)進(jìn)程。抗氧化劑包括兩種類(lèi)型，即自由基分解型和自由基受體型。這兩種自由基抗氧劑協(xié)同作用，共同降低材料的老化速度。

3.3高分子材料的生物老化預(yù)防措施

霉菌是加快高分子材料老化的主要威脅。它能夠在極短的時(shí)間內(nèi)使高分子材料發(fā)生老化。

4結(jié)語(yǔ)

高分子材料的結(jié)構(gòu)是及其復(fù)雜的，其功能眾多。但其存在的老化問(wèn)題也是亟待人們?nèi)ソ鉀Q的。上文已分析，引起高分子材料老化的因素有很多，其內(nèi)部因素和外部因素共同作用引起高分子材料的結(jié)構(gòu)改變，從而發(fā)生一系列的老化問(wèn)題。在今后的研究中，必須要加大防老化的措施研究，才能從根本上解決高分子的缺陷。

參考文獻(xiàn)： 

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[關(guān)鍵詞]建筑工程；智能高分子材料；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TU53；TQ317 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）22-0204-01

0 引言

文章綜述了智能高分子材料在建筑工程中的應(yīng)用。自修復(fù)型高分子材料可大大降低建筑工程的生產(chǎn)成本，同時(shí)提高建筑物的安全性和環(huán)保性；導(dǎo)電高分子材料可實(shí)現(xiàn)光能與電能、熱能與電能的相互轉(zhuǎn)化，為建筑物提供能源；環(huán)境敏感型高分子材料則會(huì)根據(jù)環(huán)境變化改變自身性能，從而起到美化建筑物、保護(hù)居民隱私和保溫等作用。智能高分子材料應(yīng)用于建筑工程中可以在很大程度上提高建筑物的智能化和人性化，改善居民的生活環(huán)境。

1 智能高分子材料概述

高分子材料具有獨(dú)特的固有性能，與金屬和無(wú)機(jī)材料相比，其生產(chǎn)成本較低，而且經(jīng)過(guò)改性后無(wú)論是在強(qiáng)度還是在功能性上都可以與這兩者相媲美。隨著高分子學(xué)科近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，越來(lái)越多的高分子材料種類(lèi)的發(fā)現(xiàn)，高分子材料已經(jīng)滲透到各個(gè)行業(yè)。尤其是在建筑行業(yè)，一些高分子材料具有保溫、防潮、抗菌等優(yōu)良的性能，可以大大改善居民的居住環(huán)境。

建筑行業(yè)是我國(guó)的一大支柱產(chǎn)業(yè)，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，在500億平方米的既有建筑物中，大約450億平方米左右的建筑物為非節(jié)能型建筑。建筑物的冬季供暖和夏季制冷措施造成了這些建筑的平均年能耗占我國(guó)所有產(chǎn)業(yè)總能耗的30%以上。節(jié)能建筑受到了廣泛的關(guān)注，新增建筑物中節(jié)能建筑的比例有所提高，不過(guò)也僅有10%～20%。高分子材料的功能性使其具有良好的保溫效果，將其應(yīng)用于建筑工程中可以大大降低供暖和制冷的能耗，甚至一些具有儲(chǔ)能作用的高分子材料還可以利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔能源為建筑物提供能源。

2 智能高分子材料在建筑工程中的應(yīng)用綜述

2.1 自修復(fù)型高分子材料

自修復(fù)型高分子材料是指材料在受到損傷后可以通過(guò)材料自身的作用完成修復(fù)，自修復(fù)材料囊括了熱固性樹(shù)脂、熱塑性樹(shù)脂、彈性體、橡膠等各類(lèi)高分子材料，可滿足建筑工程多方面的應(yīng)用。將自修復(fù)型高分子材料應(yīng)用于建筑工程，不僅可以提高材料的使用壽命和建筑施工的成本，而且還大大提高了建筑材料的環(huán)境友好性和安全性。

高分子材料基體中利用超分子作用進(jìn)行自修復(fù)的過(guò)程也是一種可逆的修復(fù)過(guò)程，ChenYulin等于2012年制涑雋艘恢種Щ的聚丙烯酸酯，支鏈為帶有酰胺基團(tuán)的柔性側(cè)鏈。由于柔性鏈段的作用，酰胺基團(tuán)具有良好的動(dòng)態(tài)性，而且在聚合物基體中存在著數(shù)以千計(jì)的酰胺基團(tuán)，這些大量的動(dòng)態(tài)氫鍵作用，可以在短時(shí)間內(nèi)完成材料的自我修復(fù)。隨后J.Hentschel等又通過(guò)可逆加成C斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合方法制備了苯乙烯C丙烯酸丁酯嵌段共聚物，并在鏈末端引入了2-脲-4-（1-氫）嘧啶酮基團(tuán)（UPy）。利用末端基團(tuán)UPy的超分子作用，在45℃下受損材料修復(fù)后拉伸強(qiáng)度可恢復(fù)到原有的90%以上，斷裂伸長(zhǎng)率可恢復(fù)到原有的75%以上。配體-金屬的配合物可逆自修復(fù)體系是從根本上利用超分子作用進(jìn)行自修復(fù)的。M.Burnworth等于2011年在乙烯和丁烯低聚物的末端引入含有雜原子的配體，然后利用配體與金屬離子的配位作用制備出超分子聚合物。當(dāng)材料受到損傷后，先利用紫外線輻射使金屬和配體解離，從而將超分子聚合物還原成低聚物，使材料的裂痕均一化，然后撤掉紫外線輻射后，金屬和配體重新配位，形成新的超分子聚合物。這種金屬-配體的自修復(fù)體系的修復(fù)過(guò)程非?？?，幾分鐘內(nèi)便可完成修復(fù)。另外一種典型的超分子作用是離子作用，D.Mozhdehi等制備了一種側(cè)鏈含有咪唑基團(tuán)的無(wú)規(guī)聚苯乙烯材料，并在材料本體中添加金屬鋅鹽。當(dāng)材料受到損傷后，動(dòng)態(tài)的咪唑基團(tuán)和鋅離子之間的超分子作用可幫助材料實(shí)現(xiàn)自修復(fù)，并且整個(gè)修復(fù)過(guò)程在常溫下便可完成，3h內(nèi)材料的力學(xué)性能可恢復(fù)到原有性能的100%。

2.2 導(dǎo)電高分子材料

在建筑工程中應(yīng)用最廣泛的智能高分子材料之一便是導(dǎo)電高分子材料，這類(lèi)材料能實(shí)現(xiàn)光能和電能、熱能和電能的相互轉(zhuǎn)化。其中，實(shí)現(xiàn)光能和電能相互轉(zhuǎn)化的導(dǎo)電高分子材料常用于能源材料和發(fā)光材料，如聚合物發(fā)光二極管（PLED）和聚合物太陽(yáng)能電池；能實(shí)現(xiàn)熱能和電能的相互轉(zhuǎn)化的材料則常用于室內(nèi)或墻體的保溫材料。

與常見(jiàn)無(wú)機(jī)發(fā)光二極管（LED）和有機(jī)小分子發(fā)光二極管（OLED）相比，PLED的成本較低、對(duì)環(huán)境污染較小，而且隨著噴墨打印技術(shù)的發(fā)展，PLED的制備、加工變得更加容易。PLED是一種以高分子材料為基體的材料，具有較突出的耐化學(xué)腐蝕性和耐候性，并且借助高分子材料優(yōu)異的柔性和加工性能，可以制備出形狀各異、美觀大方的發(fā)光家具、發(fā)光地板、發(fā)光墻體等。聚合物制備的PLED器件具有較高的發(fā)光效率，且發(fā)光顏色和光強(qiáng)可以較容易地通過(guò)改變聚合物結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用前景較廣泛。另外，可應(yīng)用于制備PLED的聚合物材料種類(lèi)繁多，如聚苯預(yù)聚體、聚苯胺、聚芴、聚噻吩等共軛高分子材料；以高分子骨架為配體的稀土金屬配合物等。

2.3 環(huán)境敏感型高分子材料

環(huán)境敏感型高分子材料也是一種智能高分子材料，它們可以通過(guò)對(duì)環(huán)境改變的“感應(yīng)”，來(lái)完成自身性能的變化。聚丙烯酰胺類(lèi)材料是一種熱致變色材料，這類(lèi)材料具有兩種不同的相結(jié)構(gòu)，分別是高密度范德華力和高密度氫鍵結(jié)構(gòu)，隨著溫度變化，這兩種相結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生互相轉(zhuǎn)換。材料會(huì)在較高的溫度下呈現(xiàn)淺色，而較低的溫度下呈深色，將這種材料應(yīng)用于建筑外墻或制作窗戶(hù)，在夏季或溫度較高的白天則可以減少建筑物對(duì)熱量的吸收，在冬季或溫度較低的夜晚則提高建筑對(duì)熱量的吸收程度，從而達(dá)到建筑物本身對(duì)熱量和溫度的智能調(diào)節(jié)的目的。聚NC異丙基丙烯酰胺便是一種熱致變色的環(huán)境敏感型高分子材料，其相轉(zhuǎn)變溫度在人類(lèi)較為舒適的體感溫度范圍內(nèi)，約為31.5℃。當(dāng)溫度低于31.5℃時(shí)，其聚合物鏈內(nèi)部氫鍵作用密度大，這時(shí)材料外觀為黑色；當(dāng)溫度高于31.5℃時(shí)，聚合物內(nèi)部氫鍵作用減小，大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榉兜氯A力，這時(shí)材料外觀為白色。當(dāng)將這種材料用于建筑外墻涂料時(shí)，在較低溫度下顯黑色，加速熱量吸收，提高建筑內(nèi)部溫度（2℃左右）；而在較高溫度下顯白色，反射熱量來(lái)降低建筑內(nèi)部溫度（1℃左右），大大緩解了建筑供暖和制冷的能耗。

3 結(jié)語(yǔ)

智能高分子材料種類(lèi)繁多，包括自修復(fù)高分子材料、導(dǎo)電高分子材料、環(huán)境敏感型高分子材料等。智能高分子材料不僅可以提高建筑物的智能化和人性化，還可以改善建筑的美觀程度，改善居民的物質(zhì)和生活環(huán)境，具有較為廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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一、生物醫(yī)用高分子材料的特點(diǎn)

生物醫(yī)用高分子材料是一種聚合物材料，主要用于制造人體內(nèi)臟、體外器官、藥物劑型及醫(yī)療器械。按照來(lái)源的不同，生物醫(yī)用高分子材料可以分為天然生物高分子材料和合成生物高分子材料2種。前者是自然界形成的高分子材料，如纖維素、甲殼素、透明質(zhì)酸、膠原蛋白、明膠及海藻酸鈉等；后者主要通過(guò)化學(xué)合成的方法加以制備，常見(jiàn)的有合聚氨酯、硅橡膠、聚酯纖維、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯等。按照材料的性質(zhì)，生物醫(yī)用高分子材料可以分為非降解材料和降解材料。前者主要包括聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴，芳香聚酯、聚硅氧烷等；后者包括聚乙烯亞胺—聚氨基酸共聚物、聚乙烯亞胺—聚乙二醇—聚（β-胺酯）共聚物、聚乙烯亞胺—聚碳酸酯共聚物等。

生物醫(yī)用高分子材料作為植入人體內(nèi)的材料，必須滿足人體內(nèi)復(fù)雜的環(huán)境，因此對(duì)材料的性能有著嚴(yán)格的要求。首先，材料不能有毒性，不能造成畸形；其次，生物相容性比較好，不能與人體產(chǎn)生排異反應(yīng)；第三，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，不容易分解；第四，具備一定的物理機(jī)械性能；第五，比較容易加工；最后，性?xún)r(jià)比適宜。其中最關(guān)鍵的性能是生物相容性。

根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（InternationalStandardsOrganization，ISO）的解釋?zhuān)锵嗳菪允侵阜腔钚圆牧线M(jìn)入后，生命體組織對(duì)其產(chǎn)生反應(yīng)的情況。當(dāng)生物材料被植入人體后，生物材料和特定的生物組織環(huán)境相互產(chǎn)生影響和作用，這種作用會(huì)一直持續(xù)，直到達(dá)到平衡或者植入物被去除。生物相容性包括組織相容性、細(xì)胞相容性和血液相容性。

二、生物醫(yī)用高分子材料的發(fā)展歷史

人類(lèi)對(duì)生物醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的階段。根據(jù)記載，公元前3500年，古埃及人就用棉花纖維和馬鬃縫合傷口，此后到19世紀(jì)中期，人類(lèi)還主要停留在使用天然高分子材料的階段；隨后到20世紀(jì)20年代，人類(lèi)開(kāi)始學(xué)會(huì)對(duì)天然高分子材料進(jìn)行改性，使之符合生物醫(yī)學(xué)的要求；再后來(lái)人類(lèi)開(kāi)始嘗試人工合成高分子材料；20世紀(jì)60年代以來(lái)，生物醫(yī)用高分子材料得到了飛速發(fā)展和廣泛的普及。1949年，美國(guó)就率先發(fā)表了研究論文，在文中第1次闡述了將有機(jī)玻璃作為人的頭蓋骨、關(guān)節(jié)和股骨，將聚酰胺纖維作為手術(shù)縫合線的臨床應(yīng)用情況，對(duì)醫(yī)用高分子的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。這被認(rèn)為是生物醫(yī)用高分子材料的開(kāi)端。

在20世紀(jì)50年代，人類(lèi)發(fā)現(xiàn)有機(jī)硅聚合物功能多樣，具有良好的生物相容性（無(wú)致敏性和無(wú)刺激性），之后有機(jī)硅聚合物被大量用于器官替代和整容領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展，20世紀(jì)60年代，美國(guó)杜邦公司生產(chǎn)出了熱塑性聚氨酯，這種材料的耐屈撓疲勞性?xún)?yōu)于硅橡膠，因此在植入生物體的醫(yī)用裝置及人工器官中得到了廣泛應(yīng)用。隨后人工尿道、人工食道、人工心臟瓣膜、人工心肺等器官先后問(wèn)世。生物醫(yī)用高分子材料也從此走上快速發(fā)展的道路。

三、生物醫(yī)用高分子材料的發(fā)展現(xiàn)狀、前景和趨勢(shì)

據(jù)相關(guān)研究調(diào)查顯示，我國(guó)生物醫(yī)用高分子材料研制和生產(chǎn)發(fā)展迅速。隨著我國(guó)開(kāi)始慢慢進(jìn)入老齡化社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的逐步提高，植入性醫(yī)療器械的需求日益增長(zhǎng)，對(duì)生物醫(yī)用高分子材料的需求也將日益旺盛。2015年1月28日，中國(guó)醫(yī)藥物資協(xié)會(huì)的《2014中國(guó)單體藥店發(fā)展?fàn)顩r藍(lán)皮書(shū)》顯示，2014全年全國(guó)醫(yī)療器械銷(xiāo)售規(guī)模約2556億元，比2013年度的2120億元增長(zhǎng)了436億元，增長(zhǎng)率為20.06%。但是相比于醫(yī)藥市場(chǎng)總規(guī)模（預(yù)計(jì)為13326億元）來(lái)說(shuō)，醫(yī)藥和醫(yī)療消費(fèi)比為1∶0.19還略低，因此業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，醫(yī)療器械仍然還有較廣闊的成長(zhǎng)空間，生物醫(yī)用高分子材料也將迎來(lái)良好的發(fā)展前景。

根據(jù)evaluateMedTech公司基于全球300家頂尖醫(yī)療器械生產(chǎn)商的公開(kāi)數(shù)據(jù)而得出的報(bào)告《2015-2020全球醫(yī)療器械市場(chǎng)》預(yù)測(cè)，2020年全球醫(yī)療器械市場(chǎng)將達(dá)到4775億美元，2016-2020年間的復(fù)合年均增長(zhǎng)率為4.1%。世界醫(yī)療器械格局的前6大領(lǐng)域包括：診斷、心血管、影像大型設(shè)備、骨科、眼科、內(nèi)窺鏡，其中生物醫(yī)用高分子材料在其中都得到了廣泛的應(yīng)用。

以往的醫(yī)學(xué)研究對(duì)組織和器官的修復(fù)，更多是選擇一種替代品，實(shí)現(xiàn)原有組織和器官的部分功能。隨著再生醫(yī)學(xué)和干細(xì)胞技術(shù)的迅速發(fā)展，利用生物技術(shù)再生和重建器官、個(gè)性化治療和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)已經(jīng)成為趨勢(shì)。因此傳統(tǒng)的生物醫(yī)藥高分子材料已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的需求，需要模擬生物的結(jié)構(gòu)，恢復(fù)和改進(jìn)生物體組織與器官的功能，最終實(shí)現(xiàn)器官和組織的再生，這也是生物醫(yī)用高分子材料未來(lái)的發(fā)展方向。

生物醫(yī)用高分子材料在醫(yī)療器械領(lǐng)域中得到了非常廣泛的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在人工器官、醫(yī)用塑料和醫(yī)用高分子材料3個(gè)領(lǐng)域。

1.人工器官

人工器官指的是能植入人體或能與生物組織或生物流體相接觸的材料；或者說(shuō)是具有天然器官組織或部件功能的材料，如人工心瓣膜、人工血管、人工腎、人工關(guān)節(jié)、人工骨、人工肌腱等，通常被認(rèn)為是植入性醫(yī)療器械。人工器官主要分為機(jī)械性人工器官、半機(jī)械性半生物性人工器官、生物性人工器官3種。第1種是指用高分子材料仿造器官，通常不具有生物活性；第2種是指將電子技術(shù)和生物技術(shù)結(jié)合；第3種是指用干細(xì)胞等純生物的方法，人為“制造”出器官。目前生物醫(yī)用高分子材料主要應(yīng)用在第1種人工器官中。

目前，植入性醫(yī)療器械中骨科占據(jù)約為38%的市場(chǎng)份額；隨后是心血管領(lǐng)域的36%；傷口護(hù)理和整形外科分別為8%左右。人工重建骨骼在骨科產(chǎn)品市場(chǎng)中占據(jù)了超過(guò)31%的市場(chǎng)份額，主要產(chǎn)品是人工膝蓋，人工髖關(guān)節(jié)以及骨骼生物活性材料等，主要應(yīng)用的生物醫(yī)用高分子材料有聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯、聚砜、聚左旋乳酸、乙醇酸共聚物、液晶自增強(qiáng)聚乳酸、自增強(qiáng)聚乙醇酸等。心血管產(chǎn)品市場(chǎng)中支架占據(jù)了一半以上的市場(chǎng)份額，此外還有周邊血管導(dǎo)管移植、血管通路裝置和心跳節(jié)律器等。

目前各國(guó)都認(rèn)識(shí)到了人工器官的重要價(jià)值，加大了研發(fā)力度，取得了一些進(jìn)展。2015年，美國(guó)康奈爾大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種輕量級(jí)的柔性材料，并準(zhǔn)備將其用于創(chuàng)建一個(gè)人工心臟。在我國(guó)，3D打印人工髖關(guān)節(jié)產(chǎn)品獲得國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局（CFDA）注冊(cè)批準(zhǔn)，這也是我國(guó)首個(gè)3D打印人體植入物。

人工器官未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是誘導(dǎo)被損壞的組織或器官再生的材料和植入器械。人工骨制備的發(fā)展趨勢(shì)是將生物活性物質(zhì)和基質(zhì)物質(zhì)組合到一起，促進(jìn)生物活性物質(zhì)的黏附、增殖和分化。血管生物支架的發(fā)展趨勢(shì)是聚合物共混技術(shù)，如海藻酸鈉/殼聚糖、膠原/殼聚糖、膠原/瓊脂糖、殼聚糖/明膠、殼聚糖/聚己內(nèi)酯、聚乳酸/聚乙二醇等體系。

2.醫(yī)用塑料

醫(yī)用塑料，主要用于輸血輸液用器具、注射器、心導(dǎo)管、中心靜脈插管、腹膜透析管、膀胱造瘺管、醫(yī)用粘合劑以及各種醫(yī)用導(dǎo)管、醫(yī)用膜、創(chuàng)傷包扎材料和各種手術(shù)、護(hù)理用品等。注塑產(chǎn)品是醫(yī)用塑料制品當(dāng)中產(chǎn)量最大的品種。與普通塑料相比，醫(yī)用塑料要求比較高，嚴(yán)格限制了單體、低聚物、金屬離子的殘留，對(duì)于原材料的純度要求很高，對(duì)加工設(shè)備的要求也非常嚴(yán)格，在加工和改性過(guò)程中避免使用有毒助劑，通常具有表面親水、抗凝血等特殊功能。常用醫(yī)用塑料包括聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）、熱塑性聚氨酯（TPU）、聚碳酸酯（PC）、聚酯（PET）等。

目前醫(yī)用塑料市場(chǎng)約占全球醫(yī)療器械市場(chǎng)的10%，并保持著每年7%～12%的年均增長(zhǎng)率。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)每人每年在醫(yī)用塑料領(lǐng)域消費(fèi)額為300美元，而我國(guó)只有30元，由此可見(jiàn)醫(yī)用塑料在我國(guó)的發(fā)展?jié)摿Ψ浅４蟆?/p>

我國(guó)醫(yī)用塑料制品產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。中國(guó)醫(yī)藥保健品進(jìn)出口商會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2015年上半年，紗布、繃帶、醫(yī)用導(dǎo)管、藥棉、化纖制一次性或醫(yī)用無(wú)紡布物服裝、注射器等一次性耗材和中低端診斷治療器械等成為我國(guó)醫(yī)療器械的出口大戶(hù)。但是也必須清醒地認(rèn)識(shí)到，我國(guó)的醫(yī)用塑料發(fā)展水平還比較落后。醫(yī)用塑料的原料門(mén)類(lèi)不全、生產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范、新技術(shù)和新產(chǎn)品的創(chuàng)新能力薄弱，導(dǎo)致一些高端原料導(dǎo)致國(guó)內(nèi)所需的高端產(chǎn)品原料還主要靠進(jìn)口。

目前各國(guó)都認(rèn)識(shí)到了醫(yī)用塑料的重要價(jià)值，加大了研發(fā)力度，取得了一些進(jìn)展。2015年，英國(guó)倫敦克萊蒙特診所率先開(kāi)展了塑膠晶狀體移植手術(shù)，不僅可以治療遠(yuǎn)視眼或近視眼，還可以恢復(fù)患有白內(nèi)障和散光者的視力；住友德馬格公司推出一種聚甲醛（POM）齒輪微注塑設(shè)備，在新型白內(nèi)障手術(shù)器械中具有重要作用；美國(guó)美利肯公司開(kāi)發(fā)了一項(xiàng)技術(shù)，可使非處方藥和保健品塑料瓶的抗?jié)裥院涂寡趸蕴岣?0%；MHT模具與熱流道技術(shù)公司開(kāi)發(fā)出了PET血液試管，質(zhì)量不足4g，優(yōu)于玻璃試管；Rollprint公司與TOPAS先進(jìn)高分子材料公司合作，采用環(huán)烯烴共聚物作為聚丙烯腈樹(shù)脂的替代品，以滿足苛刻的醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)；美國(guó)化合物生產(chǎn)商特諾爾愛(ài)佩斯推出了一款硬質(zhì)PVC，以取代透明醫(yī)療零部件中用到的PC材料，如連接器、止回閥、Y接頭、套管、魯爾接口配件、過(guò)濾器、滴注器和蓋子，以及樣本容器。

未來(lái)醫(yī)用塑料的發(fā)展趨勢(shì)是開(kāi)發(fā)可耐多種消毒方式的醫(yī)用塑料，改善現(xiàn)有醫(yī)用塑料的血液相容性和組織相容性，開(kāi)發(fā)新型的治療、診斷、預(yù)防、保健用塑料制品等。

3.藥用高分子材料，

藥用高分子材料在現(xiàn)代藥物制劑研發(fā)及生產(chǎn)中扮演了重要的角色，在改善藥品質(zhì)量和研發(fā)新型藥物傳輸系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。藥用高分子材料的應(yīng)用主要包括2個(gè)方面：用于藥品劑型的改善以及緩釋和靶向作用，此外還可以合成新的藥物。

藥物緩釋技術(shù)是指將衣物表面包裹一層醫(yī)用高分子材料，使得藥物進(jìn)入人體后短時(shí)間內(nèi)不會(huì)被吸收，而是在流動(dòng)到治療區(qū)域后再溶解到血液中，這時(shí)藥物就可以最大限度的發(fā)揮作用。藥物緩釋技術(shù)主要有貯庫(kù)型（膜控制型）、骨架型（基質(zhì)型）、新型緩控釋制劑（口服滲透泵控釋系統(tǒng)、脈沖釋放型釋藥系統(tǒng)、pH敏感型定位釋藥系統(tǒng)、結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)等）。

貯庫(kù)型制劑是指在藥物外包裹一層高分子膜，分為微孔膜控釋系統(tǒng)、致密膜控釋系統(tǒng)、腸溶性膜控釋系統(tǒng)等，常用的高分子材料有丙烯酸樹(shù)脂、聚乙二醇、羥丙基纖維素、聚維酮、醋酸纖維素等。骨架型制劑是指向藥物分散到高分子材料形成的骨架中，分為不溶性骨架緩控釋系統(tǒng)、親水凝膠骨架緩控釋系統(tǒng)、溶蝕性骨架緩控釋系統(tǒng)，常用的高分子材料有無(wú)毒聚氯乙烯、聚乙烯、聚氧硅烷、甲基纖維素、羥丙甲纖維素、海藻酸鈉、甲殼素、蜂蠟、硬脂酸丁酯等。

我國(guó)的高分子基礎(chǔ)研究處于世界一流，但是藥用高分子的應(yīng)用發(fā)展相對(duì)滯后，品種不夠多、規(guī)格不完整、質(zhì)量不穩(wěn)定，導(dǎo)致制劑研發(fā)能力與國(guó)際產(chǎn)生差距。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模前10大種類(lèi)分別為明膠膠囊、蔗糖、淀粉、薄膜包衣粉、1，2-丙二醇、PVP、羥丙基甲基纖維素（HPMC）、微晶纖維素、HPC、乳糖。高端藥用高分子材料幾乎全部依賴(lài)進(jìn)口。專(zhuān)業(yè)藥用高分子企業(yè)則存在規(guī)模小、品種少、技術(shù)水平低、研發(fā)投入少的問(wèn)題。

目前，藥物劑型逐步走向定時(shí)、定位、定量的精準(zhǔn)給藥系統(tǒng)，考慮到醫(yī)用高分子材料所具備的優(yōu)異性能，將會(huì)在這一發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵性的作用。未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是開(kāi)發(fā)生物活性物質(zhì)（疫苗、蛋白、基因等）靶向控釋載體。

四、結(jié)語(yǔ)

雖然生物醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，但是，隨著臨床應(yīng)用的不斷推廣，也暴露出不少問(wèn)題，主要表現(xiàn)出功能有局限、免疫性不好、有效時(shí)間不長(zhǎng)等問(wèn)題。如植入血管支架后，血管易出現(xiàn)再度狹窄的情況；人工關(guān)節(jié)有效期相對(duì)較短，之所以出現(xiàn)這些問(wèn)題，主要原因是人體與生俱來(lái)的排異性。

生物醫(yī)用高分子材料隸屬于醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展備受政策支持。國(guó)務(wù)院于2015年5月印發(fā)的《中國(guó)制造2025》明確指出，大力發(fā)展生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械，重點(diǎn)發(fā)展全降解血管支架等高值醫(yī)用耗材，以及可穿戴、遠(yuǎn)程診療等移動(dòng)醫(yī)療產(chǎn)品?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在未來(lái)20～30年，生物醫(yī)用高分子材料就會(huì)迎來(lái)新一輪的快速發(fā)展。

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篇4

關(guān)鍵詞：交叉學(xué)科；本科教學(xué)；互動(dòng)；創(chuàng)新思維；實(shí)踐認(rèn)知

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）07-0143-03

現(xiàn)代社會(huì)科技進(jìn)步日新月異，創(chuàng)新性的研究和產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，其中非常多的成果都來(lái)自于交叉學(xué)科的貢獻(xiàn)。一個(gè)已經(jīng)被普遍接受的共識(shí)是：學(xué)科交叉點(diǎn)往往就是科學(xué)新的生長(zhǎng)點(diǎn)、新的科學(xué)前沿，這里最有可能產(chǎn)生重大的科學(xué)突破，使科學(xué)發(fā)生革命性的變化；同時(shí)，交叉科學(xué)是綜合性、跨學(xué)科的產(chǎn)物，因而有利于解決人類(lèi)面臨的重大復(fù)雜科學(xué)問(wèn)題、社會(huì)問(wèn)題和全球性問(wèn)題[1]。所以，對(duì)于本科教學(xué)中的交叉學(xué)科課程的教學(xué)就提出了更高的要求，如要求教師縱覽多個(gè)學(xué)科的發(fā)展，從而能站在交叉學(xué)科的前沿來(lái)引領(lǐng)學(xué)生去認(rèn)知和創(chuàng)新性思考；同時(shí)，也要求學(xué)生積極主動(dòng)地去檢索相關(guān)資料，能互動(dòng)地參與到整個(gè)課程教學(xué)的過(guò)程中來(lái)。只有這樣，交叉學(xué)科的本科教學(xué)才能獲得理想的教學(xué)效果，提高學(xué)生的科學(xué)敏銳力和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。盡管教育界對(duì)交叉學(xué)科研究生階段創(chuàng)新型人才培養(yǎng)已有較多思考[2]，但是迄今為止對(duì)交叉學(xué)科的本科教學(xué)的交流還很少。

本文以四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院開(kāi)設(shè)的“生物高分子及制品”課程教學(xué)為例，從課堂教學(xué)的多個(gè)方面提出了對(duì)交叉學(xué)科的本科教學(xué)的思考和體會(huì)。

一、課程背景

“生物高分子及制品”是四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院為大三學(xué)生開(kāi)設(shè)的一門(mén)課程，任課教師均來(lái)自我院醫(yī)用高分子材料及人工器官系。醫(yī)用高分子材料專(zhuān)業(yè)建立于1978年，并分別于1986年和1992年獲得碩士、博士學(xué)位授予權(quán)，是我國(guó)最早的培養(yǎng)生物醫(yī)用高分子材料專(zhuān)業(yè)人才的基地之一。系內(nèi)的教師在生物醫(yī)用高分子材料及人工器官的科研、教學(xué)方面有30多年的豐富經(jīng)驗(yàn)。本課程所使用教材主要為我系老師合力編寫(xiě)的普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《生物醫(yī)用高分子材料》[3]，并結(jié)合科研前沿做了豐富多樣的專(zhuān)題講解。目前一個(gè)年級(jí)有三個(gè)班平行授課，每個(gè)班的人數(shù)在70～90人。本門(mén)課程是典型的交叉學(xué)科產(chǎn)物，其內(nèi)容涉及生物醫(yī)學(xué)、材料學(xué)（高分子材料）、工程設(shè)計(jì)、醫(yī)療器械等多個(gè)領(lǐng)域。教材的主要章節(jié)包括緒論、高分子材料和生物體的相互作用、生物醫(yī)用高分子材料的生物相容性和安全性評(píng)價(jià)、人工器官用高分子材料、醫(yī)療診斷用高分子材料、藥物緩控釋高分子材料、軟硬組織替代和組織工程用高分子材料、醫(yī)用高分子材料的設(shè)計(jì)。根據(jù)我院學(xué)生學(xué)術(shù)研究發(fā)展方向和工程應(yīng)用發(fā)展方向并重的特點(diǎn)，在課堂講授的時(shí)候授課教師會(huì)盡量同時(shí)擴(kuò)展到前沿的科研領(lǐng)域（如醫(yī)用高分子非病毒基因載體）和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用環(huán)節(jié)（如生物醫(yī)用高分子材料制品的生產(chǎn)、消毒）等。考查方式以課堂討論、平時(shí)成績(jī)和期末筆試成績(jī)綜合打分。

二、互動(dòng)式授課的幾點(diǎn)思考與體會(huì)

1.綜合多學(xué)科領(lǐng)域的講解方式。生物醫(yī)用高分子材料是功能高分子材料中重要的組成部分，是指在生物及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域所使用的高分子材料?？傮w而言，本課程是兩個(gè)一級(jí)學(xué)科：材料學(xué)（其中的高分子材料）和生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)（其中的生物材料）的交叉點(diǎn)。兩個(gè)學(xué)科的跨度很大，如何能生動(dòng)形象地講解和引領(lǐng)學(xué)生思考至為關(guān)鍵。例如，在進(jìn)行人工器官用高分子材料的講解時(shí)，我們通常會(huì)采取由淺入深的啟發(fā)式教學(xué)方法。首先，我們將人體器官做一個(gè)對(duì)應(yīng)的抽象化的模型，其中包括腦—計(jì)算機(jī)、耳—聲音探測(cè)器、肺—?dú)怏w交換器、心—泵/液體輸送器、肝—化學(xué)工廠、腎—分離/凈化系統(tǒng)和血管—輸送管路等，以方便同學(xué)們從功能上理解人體器官并能針對(duì)性地對(duì)人工器官進(jìn)行設(shè)計(jì)、思考。通過(guò)講解，同學(xué)們了解到研究人工器官并不能簡(jiǎn)單考慮其與人體組織器官的類(lèi)似，更重要的是能使其再現(xiàn)或部分再現(xiàn)人體器官的功能。舉例來(lái)說(shuō)，在講到人工腎時(shí)，我們會(huì)先從醫(yī)學(xué)的角度講述腎臟的結(jié)構(gòu)和功能，重點(diǎn)描述腎小球的濾過(guò)作用和腎小管的重吸收作用。其中，腎小球每天以125ml/min的濾過(guò)率處理約180L的血液，腎小管將濾過(guò)液中大部分的水、電解質(zhì)、葡萄糖和其他小分子有用物質(zhì)重新吸收入血液，而每天最終排尿量?jī)H為2.0L。通過(guò)上述講解，同學(xué)們可以清楚地了解腎臟在人體中的主要功能，那么進(jìn)一步的關(guān)于人工腎功能設(shè)計(jì)的講解也就順理成章了。人工腎是血液凈化技術(shù)中所使用的最重要的人工器官，再通過(guò)進(jìn)一步關(guān)聯(lián)講解病理學(xué)的內(nèi)容，我們可以使同學(xué)們了解到使用人工腎的血液凈化技術(shù)的目的和意義在于治療與血液相關(guān)的疾病，既包括腎臟方面的疾病如腎衰竭，也包括各種由于血漿成分發(fā)生病理改變而產(chǎn)生的血液性或免疫性疾病，如巨球蛋白血癥、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、血友病和多發(fā)性骨髓瘤等。緊接著，針對(duì)不同的疾病和需要去除致病物質(zhì)，我們很自然就將知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)到不同的血液凈化技術(shù)上來(lái)，分別講述血液透析、血液濾過(guò)和血液透析濾過(guò)三種人工腎技術(shù)。最終，三種不同的人工腎技術(shù)就引出了不同的生物醫(yī)用高分子材料和制品的需求和設(shè)計(jì)：通過(guò)對(duì)用于人工腎的各種生物醫(yī)用高分子材料的化學(xué)成分、物理性能的分析，以及對(duì)完成其制品的各種工程技術(shù)的描述和表征，使同學(xué)們?nèi)跁?huì)貫通，掌握這個(gè)跨多學(xué)科交叉領(lǐng)域的知識(shí)點(diǎn)。再舉一個(gè)例子，在講組織工程用高分子材料章節(jié)時(shí)，由于這是一個(gè)非常前沿的跨生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和材料學(xué)的交叉領(lǐng)域，如何有機(jī)結(jié)合多學(xué)科知識(shí)使同學(xué)們帶著興趣學(xué)習(xí)就非常關(guān)鍵。首先，我們會(huì)用“人耳鼠”等組織工程經(jīng)典的圖片展開(kāi)緒論，使同學(xué)們的目光一下子就被吸引住了，讓他們?nèi)ニ伎迹喝祟?lèi)科技的進(jìn)展真的有一天能實(shí)現(xiàn)更換人體的各個(gè)組織器官嗎？由于多個(gè)現(xiàn)實(shí)的案例擺了出來(lái)，他們就會(huì)意識(shí)到這是有可能并已經(jīng)部分實(shí)現(xiàn)了的前沿科技。進(jìn)而，我們就會(huì)用搭房子來(lái)做一個(gè)形象的比喻講解組織工程的三要素：細(xì)胞是磚塊，生長(zhǎng)因子是建筑工人，而生物材料就是整個(gè)房屋的支架。而組織工程支架材料對(duì)生物相容性、生物降解性能的要求就使得生物醫(yī)用高分子成了其中的首選。在這樣的引領(lǐng)下，同學(xué)們的關(guān)注點(diǎn)自然就轉(zhuǎn)到了我們高分子學(xué)科與組織工程的關(guān)系，并能帶著興趣學(xué)習(xí)接下來(lái)的組織工程的原理和方法、軟骨組織工程支架材料、神經(jīng)組織工程支架材料、血管組織工程支架材料、肌腱組織工程支架材料、皮膚組織工程支架材料、角膜組織工程材料、組織工程支架制品的制備方法等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)。在講解的過(guò)程中，我們還會(huì)播放組織工程培養(yǎng)細(xì)胞、體外構(gòu)建人工血管等錄像資料，讓同學(xué)們更直觀地認(rèn)識(shí)生物醫(yī)用高分子材料在組織工程中的應(yīng)用。

2.學(xué)生積極參與的教學(xué)互動(dòng)形式。除了教師的有效引領(lǐng)作用外，學(xué)生能否積極參與教學(xué)過(guò)程的互動(dòng)也是交叉學(xué)科本科教學(xué)能否成功的關(guān)鍵。對(duì)于本課程，我們主要采取了課外檢索學(xué)術(shù)資料做PPT報(bào)告和分組討論的形式。如前所述，我們將人體組織、器官分開(kāi)并做了一個(gè)對(duì)應(yīng)的抽象化的模型。對(duì)應(yīng)于此，我們將學(xué)生分成了若干個(gè)小組，安排每個(gè)小組負(fù)責(zé)準(zhǔn)備和主持一個(gè)主題的PPT報(bào)告和討論。我們會(huì)提前一周通知負(fù)責(zé)組的同學(xué)（通常為4～8人），事先與他們討論講述的主線和子方向，要求同學(xué)們分工合作，其中一些同學(xué)負(fù)責(zé)每人5分鐘的PPT講解，其他一些同學(xué)負(fù)責(zé)資料收集和整理工作。例如對(duì)肺的一個(gè)主題，通過(guò)一周的準(zhǔn)備，同學(xué)們查閱了一定數(shù)量的文獻(xiàn)資料，準(zhǔn)備了精美的PPT資料和講解內(nèi)容：第一個(gè)同學(xué)做了呼吸系統(tǒng)和常見(jiàn)呼吸系統(tǒng)疾病的綜述；第二個(gè)同學(xué)的報(bào)告集中于描述現(xiàn)有的呼吸系統(tǒng)手術(shù)（尤其是肺部手術(shù)）中使用的大量生物醫(yī)用高分子材料和制品，例如包括呼吸道麻醉科導(dǎo)管、單肺通氣封堵導(dǎo)管等醫(yī)療器械；第三個(gè)同學(xué)從人工肺的研究角度出發(fā)，用較多的學(xué)術(shù)資料描述了該領(lǐng)域的研究前沿，進(jìn)一步通過(guò)閱讀資料提出了現(xiàn)有研究的不足，并提出他們小組討論后對(duì)該領(lǐng)域的展望；最后一個(gè)同學(xué)結(jié)合工程實(shí)際，從生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝等方面描述該領(lǐng)域醫(yī)用高分子制品的制備方法，并簡(jiǎn)單提及國(guó)內(nèi)外的主要生產(chǎn)企業(yè)。通過(guò)這樣的一個(gè)“準(zhǔn)備—講述”的過(guò)程，該組同學(xué)系統(tǒng)地掌握了交叉學(xué)科從基本概念到學(xué)術(shù)研究，再到工業(yè)領(lǐng)域的諸多方面，并能邏輯清晰地講述給全班同學(xué)。在同學(xué)們的PPT講述過(guò)程中，任課教師會(huì)組織聽(tīng)報(bào)告的同學(xué)們進(jìn)行有益的討論。例如，在講解到有關(guān)生物醫(yī)用高分子材料和制品的生物相容性的時(shí)候，有做報(bào)告的同學(xué)會(huì)以隱形眼鏡為例講解，其制備原料主要是聚羥乙基甲基丙烯酸酯類(lèi)材料。這時(shí)，我們會(huì)請(qǐng)有戴過(guò)隱形眼鏡的同學(xué)舉手，并組織討論：為什么隱形眼鏡有日拋、月拋和年拋的區(qū)別，它們對(duì)材料的要求有何不同？為什么夜晚要取下眼鏡進(jìn)行清洗保養(yǎng)？作為使用者，自己戴隱形眼鏡會(huì)有什么樣的要求？通過(guò)這些問(wèn)題的討論，同學(xué)們可以進(jìn)一步了解作為交叉學(xué)科的產(chǎn)品，生物醫(yī)用高分子材料和制品不僅要在功能上滿足使用的醫(yī)學(xué)目的，還要求我們從材料學(xué)和工程學(xué)的角度去設(shè)計(jì)，才能獲得較為理想的使用性能。而且這樣的討論也容易引起同學(xué)們的興趣，避免過(guò)多過(guò)深的理論講解會(huì)導(dǎo)致的注意力分散。在整個(gè)PPT報(bào)告和討論的過(guò)程中，任課教師會(huì)針對(duì)同學(xué)們的資料準(zhǔn)備情況、PPT講解情況和討論情況進(jìn)行評(píng)價(jià)和打分，作為成績(jī)考核的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。

3.創(chuàng)造條件結(jié)合實(shí)踐教學(xué)。交叉學(xué)科除了能在學(xué)術(shù)前沿激發(fā)出更多的創(chuàng)新性火花之外，往往還可以通過(guò)學(xué)科的交叉設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出大量的實(shí)用的制品。本門(mén)課程針對(duì)的生物醫(yī)用高分子材料和制品就是典型例子，其所涉及的產(chǎn)業(yè)主要為醫(yī)療行業(yè)和醫(yī)療材料（器械）企業(yè)。因此，創(chuàng)造條件結(jié)合實(shí)踐進(jìn)行教學(xué)就成了本門(mén)課程重要的組成部分。本門(mén)課程的授課教師大多與上述行業(yè)的企業(yè)有長(zhǎng)年的產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系，已經(jīng)完成或正在研發(fā)多項(xiàng)生物醫(yī)用高分子材料和制品的工作，因而具備較好的實(shí)際條件進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)。例如，任課教師與成都市的多家醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)建立了長(zhǎng)期的科研關(guān)系，從而能將課程的認(rèn)識(shí)實(shí)踐帶到其中的一些單位，包括人工腎的生產(chǎn)企業(yè)和醫(yī)療耗材（導(dǎo)管、輸液制品）企業(yè)等。通過(guò)實(shí)習(xí)參觀企業(yè)，以及在課堂上觀摩老師帶的各種生物醫(yī)用高分子材料和醫(yī)療器械，同學(xué)們對(duì)這門(mén)交叉學(xué)科涉及的產(chǎn)業(yè)有了更好的認(rèn)識(shí)。另外，經(jīng)常有高端的相關(guān)行業(yè)展會(huì)在成都舉行，例如2012年的第68屆中國(guó)國(guó)際醫(yī)療器械秋季博覽會(huì)在成都云集了國(guó)內(nèi)外的多家企業(yè)。這種時(shí)候，任課教師就會(huì)及時(shí)公布展會(huì)時(shí)間，并鼓勵(lì)同學(xué)們?nèi)⒂^，通過(guò)學(xué)習(xí)和對(duì)比國(guó)內(nèi)外企業(yè)的產(chǎn)品，了解其設(shè)計(jì)理念和所使用的生物醫(yī)用高分子材料。展會(huì)結(jié)束之后，我們會(huì)和同學(xué)們?cè)谡n堂上針對(duì)展會(huì)上的所見(jiàn)所想進(jìn)行很多有益的討論，很好地幫助同學(xué)們更進(jìn)一步地認(rèn)識(shí)這門(mén)交叉學(xué)科的知識(shí)和產(chǎn)業(yè)。

4.結(jié)合教學(xué)內(nèi)容邀請(qǐng)專(zhuān)業(yè)醫(yī)生講座的教學(xué)。結(jié)合課堂講授內(nèi)容，我們會(huì)定期或不定期邀請(qǐng)一些醫(yī)生到課堂進(jìn)行講座，如講授到血液透析時(shí)，我們會(huì)專(zhuān)門(mén)邀請(qǐng)四川大學(xué)華西醫(yī)院腎內(nèi)科進(jìn)行血液透析的醫(yī)生到課堂進(jìn)行講座，從醫(yī)生的角度講述醫(yī)用高分子材料在血液透析制品方面的臨床應(yīng)用。通過(guò)這些講座，使同學(xué)們更深刻了解醫(yī)用高分子材料及制品的實(shí)際應(yīng)用，增加了學(xué)習(xí)的積極性和興趣。最后，由于交叉學(xué)科課程覆蓋的知識(shí)面非常廣，簡(jiǎn)單地進(jìn)行死記硬背的考試是不適宜的。經(jīng)過(guò)商討，本課程的多位任課老師達(dá)成了一致的共識(shí)：平時(shí)的討論和報(bào)告占學(xué)生成績(jī)的很大一部分，期末考試以開(kāi)卷方式進(jìn)行，出題盡量是基于交叉學(xué)科的特點(diǎn)來(lái)綜合性地考查學(xué)生的邏輯思維、判斷和創(chuàng)新能力。通過(guò)八年多的教學(xué)實(shí)踐，我們發(fā)覺(jué)本課程的教學(xué)互動(dòng)效果很好，也起到了很好的引領(lǐng)作用，有很多學(xué)生對(duì)這門(mén)交叉學(xué)科產(chǎn)生了濃厚的興趣，并相繼進(jìn)入了生物醫(yī)用高分子材料和制品的科研或產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

總而言之，交叉學(xué)科的獨(dú)特性決定了對(duì)其本科教學(xué)方法的靈活性、多樣性的要求。只有不斷解放思想、更新教學(xué)理念和完善教學(xué)手段，才能保證交叉學(xué)科教學(xué)的質(zhì)量，才能更加有效地提高同學(xué)們的興趣和綜合能力，為更高階段的交叉學(xué)科創(chuàng)新性研究以及相關(guān)交叉學(xué)科的產(chǎn)業(yè)輸送人才。

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篇5

[論文摘要]目前，靜電在生物工程中有著重要的應(yīng)用。介紹高分子抗靜電的方法，闡明高分子材料抗靜電技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展和策略。

靜電廣泛地存在于自然界和日常生活之中，如人們每時(shí)每刻呼吸的空氣每厘米就含有100500個(gè)帶電粒子；自然界的雷電；干燥季節(jié)里人身上化纖衣物由于摩擦起電而粘附在身體上，這一切都是比較常見(jiàn)的靜電現(xiàn)象。實(shí)際上，靜電在生物工程中有著重要的應(yīng)用。

一、高分子抗靜電的方法概述

高聚物表面聚集的電荷量取決于高聚物本身對(duì)電荷泄放的性質(zhì)，其主要泄放方式為表面?zhèn)鲗?dǎo)、本體傳導(dǎo)以及向周?chē)目諝庵休椛洌咧幸员砻鎮(zhèn)鲗?dǎo)為主要途徑。因?yàn)楸砻骐妼?dǎo)率一般大于體積電導(dǎo)率，所以高聚物表面的靜電主要受組成它的高聚物表面電導(dǎo)所支配。因此，通過(guò)提高高聚物表面電導(dǎo)率或體積電導(dǎo)率使高聚物材料迅速放電可防止靜電的積聚?？轨o電劑是一類(lèi)添加在樹(shù)脂或涂布于高分子材料表面以防止或消除靜電產(chǎn)生的化學(xué)添加劑，添加抗靜電劑是提高高分子材料表面電導(dǎo)率的有效方法，而提高高聚物體積電導(dǎo)率可采用添加導(dǎo)電填料、添加抗靜電劑或與其它導(dǎo)電分子共混技術(shù)等。

（一）添加導(dǎo)電填料

這類(lèi)方法通常是將各種無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料摻入高分子材料基體中，目前此方法中所使用的無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料主要是碳系填料、金屬類(lèi)填料等。

（二）與結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料共混

導(dǎo)電高分子材料中的高分子（或聚合物）是由許多小的重復(fù)出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)單元組成，當(dāng)在材料兩端加上一定的電壓，材料中就有電流通過(guò)，即具有導(dǎo)體的性質(zhì)，凡同時(shí)具備上述兩項(xiàng)性質(zhì)的材料稱(chēng)為導(dǎo)電高分子材料。與金屬導(dǎo)體不同，它屬于分子導(dǎo)電物質(zhì)。根本上講，此類(lèi)導(dǎo)電高分子材料本身就可以作為抗靜電材料，但由于這類(lèi)高分子一般分子剛性大、不溶不熔、成型困難、易氧化和穩(wěn)定性差，無(wú)法直接單獨(dú)應(yīng)用，一般作導(dǎo)電填料與其它高分子基體進(jìn)行共混，制成抗靜電復(fù)合型材料，這類(lèi)抗靜電高分子復(fù)合材料具有較好的相容性，效果更好更持久。

（三）添加抗靜電劑法

1.有機(jī)小分子抗靜電劑。有機(jī)小分子抗靜電劑是一類(lèi)具有表面活性劑特征結(jié)構(gòu)的有機(jī)物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)通式為RYx，其中R為親油基團(tuán)，x為親水基團(tuán)，Y為連接基。分子中非極性部分的親油基和極性部分的親水基之間應(yīng)具有適當(dāng)?shù)钠胶馀c高分子材料要有一定的相容性，C12以上的烷基是典型的親油基團(tuán)，羥基、羧基、磺酸基和醚鍵是典型的親水基團(tuán)，此類(lèi)有機(jī)小分子抗靜電劑可分為陽(yáng)離子型、陰離子型、非離子型和兩性離子型4大類(lèi)：陽(yáng)離子型抗靜電劑；陰離子型抗靜電劑；非離子型抗靜電劑；兩性型抗靜電劑。

導(dǎo)電機(jī)理無(wú)論是外涂型還是內(nèi)加型，高分子材料用抗靜電劑的作用機(jī)理主要有以下4種：（1）抗靜電劑的親水基增加制品表面的吸濕性，吸收空氣中的水分子，形成“海一島”型水性的導(dǎo)電膜。（2）離子型抗靜電劑增加制品表面的離子濃度，從而增加導(dǎo)電性。（3）介電常數(shù)大的抗靜電劑可增加摩擦體間隙的介電性。（4）增加制品的表面平滑性，降低其表面的摩擦系數(shù)。概括起來(lái)一是降低制品的表面電阻，增加導(dǎo)電性和加快靜電電荷的漏泄；二是減少摩擦電荷的產(chǎn)生。

2.永久性抗靜電劑。永久性抗靜電劑是一類(lèi)相對(duì)分子質(zhì)量大的親水性高聚物，它們與基體樹(shù)脂有較好的相容性，因而效果穩(wěn)定、持久、性能較好。它們?cè)诨w高分子中的分散程度和分散狀態(tài)對(duì)基體樹(shù)脂抗靜電性能有顯著影響。親水性聚合物在特殊相溶劑存在下，經(jīng)較低的剪切力拉伸作用后，在基體高分子表面呈微細(xì)的筋狀，即層狀分散結(jié)構(gòu)，而中心部分呈球狀分布，這種“蕊殼”結(jié)構(gòu)中的親水性聚合物的層狀分散狀態(tài)能有效地降低共混物表面電阻，并且具有永久性抗靜電性能。

二、我國(guó)高分子材料抗靜電技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

我國(guó)許多科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)已陸續(xù)開(kāi)發(fā)出一些品種，以非離子表面活性劑為主，目前常用的品種有，大連輕工研究院開(kāi)發(fā)的硬化棉籽單甘醇、ABPS（烷基苯氧基丙烷磺酸鈉）、DPE（烷基二苯醚磺酸鉀）；上海助劑廠開(kāi)發(fā)目前多家企業(yè)生產(chǎn)的抗靜電劑SN（十八烷基羥乙基二甲胺硝酸鹽），另外該廠生產(chǎn)的抗靜電劑PM（硫酸二甲酯與乙醇胺的絡(luò)合物）、抗靜電劑P（磷酸酯與乙醇胺的縮合物）；北京化工研究院開(kāi)發(fā)的ASA一10（三組份或二組份硬脂酸單甘酯復(fù)合物）、ASA一150（陽(yáng)離子與非離子表面活性劑復(fù)合物），近年來(lái)又開(kāi)發(fā)出ASH系列、ASP系列和AB系列產(chǎn)品，其中ASA系列抗靜電劑由多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯化合物等非離子表面活性劑；ASB系列產(chǎn)品則為有機(jī)硼表面活性劑（主要是硼酸雙多元醇脂與環(huán)氧乙烷加成物的脂肪酸酯）與其他非離子表面活性劑復(fù)合而成；ASH和ASP系列主要是陽(yáng)離子與非離子表面活性復(fù)合而成，杭州化工研究所開(kāi)發(fā)的HZ一1（羥乙基脂肪胺與一些配合劑復(fù)合物）、CH（烷基醇酰胺）；天津合成材料工業(yè)研究所開(kāi)發(fā)的IC一消靜電劑（咪唑一氯化鈣絡(luò)合物）；上海合成洗滌劑三廠開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的SH系列塑料抗靜電劑，已經(jīng)形成系列產(chǎn)品，在使用效果和性能上處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，部分品種可以替代進(jìn)口，如SH一102（季銨鹽型兩性表面活性劑）、SH一103、104、105等（均為季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑），SH抗靜電劑屬于結(jié)構(gòu)較新的帶多羥基陽(yáng)離子表面活性劑；濟(jì)南化工研究所JH一非離子型抗靜電劑。（聚氧乙烯烷基胺復(fù)合物）等；河南大學(xué)開(kāi)發(fā)的KF系列等，如KF一100（非離子多羥基長(zhǎng)碳鏈型抗靜電劑）、KF-101（醚結(jié)構(gòu)、多羥基陽(yáng)離子永久型抗靜電劑），另外還有聚氧乙烯醚類(lèi)抗靜電劑，聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯專(zhuān)用抗靜電劑202、203、204等；抗靜電劑TM系列產(chǎn)品也是目前國(guó)內(nèi)常用的，主要用于合成纖維領(lǐng)域。

從抗靜電劑發(fā)展來(lái)看，高分子型的永久抗靜電劑是最為看好的產(chǎn)品，尤其是在精密的電子電氣領(lǐng)域，目前國(guó)內(nèi)多家科研機(jī)構(gòu)利用聚合物合金化技術(shù)開(kāi)發(fā)出高分子量永久型抗靜電劑方面已取得明顯進(jìn)展。

三、結(jié)語(yǔ)

我國(guó)合成材料抗靜電劑行業(yè)發(fā)展前景較好，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)研究、生產(chǎn)、應(yīng)用與需求現(xiàn)狀，對(duì)我國(guó)合成材料抗靜電劑工業(yè)發(fā)展提出以下建議。

（一）加大新品種開(kāi)發(fā)力度

近年來(lái)國(guó)外開(kāi)發(fā)的高性能伯醇多聚氧化乙醚類(lèi)非離子型表面活性劑；用于聚碳酸酯的脂肪酸單縮水甘油酯；用于磁帶工業(yè)的添加了聚氯化乙烯醚醇的磷酸衍生物；適應(yīng)于聚烯烴、聚氯乙烯、聚氨酯等多種合成材料的多元醇脂肪酸酯和三聚氰胺加成物等，總之國(guó)內(nèi)科研院所應(yīng)根據(jù)我國(guó)合成材料制品要求，開(kāi)發(fā)出多種高性能、環(huán)保無(wú)毒的抗靜電品種，并不斷強(qiáng)化應(yīng)用技術(shù)研究，以滿足國(guó)內(nèi)需求。

（二）加快復(fù)合抗靜電劑和母粒的研究與生產(chǎn)

今后要加快多種結(jié)構(gòu)抗靜電劑及其他塑料助劑的復(fù)配，向適應(yīng)范圍廣、效率高、系列化、多功能、復(fù)合型等方向發(fā)展。另外合成材料多功能母粒作為助劑已經(jīng)成為今后合成樹(shù)脂加工改性的重要原材料，如著色、阻燃、抗菌、成核等母粒在國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)方興未艾，國(guó)內(nèi)要加快抗靜電母粒的開(kāi)發(fā)與研究，促進(jìn)我國(guó)抗靜電劑工業(yè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]高緒珊、童儼，導(dǎo)電纖維及抗靜電纖維[M]．北京：紡織工業(yè)出版社，1991．148154．

篇6

關(guān)鍵詞：高分子專(zhuān)業(yè)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）22-0098-02

長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)高校高分子材料專(zhuān)業(yè)教學(xué)偏重理論課，專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課所受重視程度不夠，基本上還是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。針對(duì)現(xiàn)存問(wèn)題，筆者所在高校進(jìn)行了高分子材料專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，取得了良好的教學(xué)效果。鑒于此，高分子材料本科專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革應(yīng)著力于以下五個(gè)方面。

一、正確認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用，提高實(shí)驗(yàn)課程在專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中的比重

正確認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的基礎(chǔ)。高分子材料專(zhuān)業(yè)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)這兩個(gè)方面相對(duì)獨(dú)立、相互依存、相互促進(jìn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)相比，更具有直觀性、趣味性和連貫性，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、科學(xué)能力和創(chuàng)新能力具有不可替代的作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容以理論教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，但比理論教學(xué)內(nèi)容更加注重實(shí)際，強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力與運(yùn)用知識(shí)的能力。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，能提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題以及創(chuàng)新的能力。由于以往過(guò)于強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視不夠，因而高分子材料專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)少，在專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中的比重相對(duì)較小。為改變這一狀況，本實(shí)驗(yàn)課程新增了60課時(shí)用于綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，另外還新增了課時(shí)用于設(shè)計(jì)性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。這樣，高分子材料專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)大幅增加，為保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量打下了基礎(chǔ)。

二、引入開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

集中實(shí)驗(yàn)教學(xué)有其本身的優(yōu)點(diǎn)，能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)訓(xùn)練學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)操作技能，引導(dǎo)學(xué)生形成科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)作風(fēng)。然而，所有專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)都集中開(kāi)課的話，學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性難以提高，主觀能動(dòng)性不能得到很好的調(diào)動(dòng)，不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。針對(duì)集中實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)，需要做大幅的改革。在學(xué)生接受了一定的集中實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，具備基本實(shí)驗(yàn)技能之后，新增了綜合性與設(shè)計(jì)性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，以激發(fā)主觀能動(dòng)性，鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。將該部分專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)置為開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根據(jù)自己的課表選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間，預(yù)約實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)主動(dòng)性，也能解決實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地與時(shí)間難以安排的問(wèn)題，從而彌補(bǔ)了集中實(shí)驗(yàn)教學(xué)的缺陷。

三、補(bǔ)充更新實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，并將科研儀器用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)

由于全?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整合，高分子材料專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備人均占有率下降，并且部分專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備老化。通過(guò)申請(qǐng)專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，補(bǔ)充更新了實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，保證學(xué)生能及時(shí)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，針對(duì)開(kāi)展綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，為緩解實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備的不足，學(xué)院測(cè)試中心為學(xué)生專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)提供免費(fèi)測(cè)試分析服務(wù)。筆者所在學(xué)院測(cè)試中心由儀器分析中心和高分子材料加工中心兩部分組成，屬于211工程和985項(xiàng)目投資建設(shè)的公共實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，具有較大的規(guī)模，總面積達(dá)900平方米，擁有50余臺(tái)先進(jìn)精密的大中型儀器設(shè)備，并且高端先進(jìn)儀器設(shè)備還在不斷地引進(jìn)當(dāng)中。此外，還有雙螺桿擠出機(jī)、注射成型機(jī)、開(kāi)煉機(jī)、密煉機(jī)和平板壓機(jī)等加工設(shè)備，面向高分子材料加工研究方向。該中心能為專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供強(qiáng)大的分析測(cè)試平臺(tái)支撐。學(xué)院還動(dòng)員各課題組參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并可免費(fèi)使用各課題組自有的儀器設(shè)備。

四、對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)各部分內(nèi)容進(jìn)行合理組織，分階段進(jìn)行教學(xué)

1.加強(qiáng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，訓(xùn)練基本實(shí)驗(yàn)技能。高分子材料專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，側(cè)重于某個(gè)反應(yīng)、某個(gè)性能、單一操作的基本訓(xùn)練，以鞏固和加深對(duì)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論的理解，培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)操作技能，是養(yǎng)成良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的基本環(huán)節(jié)。通過(guò)這些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，為后續(xù)的綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)打下了基礎(chǔ)。根據(jù)高分子材料三門(mén)專(zhuān)業(yè)課的內(nèi)容，可以安排如表1所示的20個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，基本涵蓋了高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)、高分子物理實(shí)驗(yàn)和高分子材料加工實(shí)驗(yàn)。

2.增加綜合性實(shí)驗(yàn)，提高綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。綜合性實(shí)驗(yàn)要求對(duì)所學(xué)理論知識(shí)和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行有機(jī)融合，去解決比較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，其目的是綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)能力去分析和解決問(wèn)題。綜合性實(shí)驗(yàn)的選題在注重科學(xué)性的同時(shí)還要兼顧可行性和實(shí)用性，難度也要適中，最好能涵蓋高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)、高分子物理實(shí)驗(yàn)和高分子材料加工實(shí)驗(yàn)這三部分內(nèi)容。綜合性實(shí)驗(yàn)要體現(xiàn)多門(mén)課程的融合，實(shí)驗(yàn)操作涉及多種實(shí)驗(yàn)技能的運(yùn)用。在之前專(zhuān)業(yè)基本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，再通過(guò)綜合性驗(yàn)的訓(xùn)練，讓學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)循序漸進(jìn)的提高實(shí)驗(yàn)技能的過(guò)程，掌握專(zhuān)業(yè)研究的基本方法。高分子材料專(zhuān)業(yè)綜合性實(shí)驗(yàn)安排在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之后進(jìn)行，在大學(xué)第六個(gè)學(xué)期開(kāi)課，綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)夸浫绫?所示。

3.通過(guò)設(shè)計(jì)性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)提高創(chuàng)新能力。設(shè)計(jì)性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)本質(zhì)上屬于“真刀真槍”的科研工作，共分為兩部分。第一部分是新型高分子材料實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，訓(xùn)練學(xué)生實(shí)驗(yàn)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)能力。學(xué)生與指導(dǎo)教師互選，共同確定感興趣的研究課題。學(xué)生查閱資料，了解課題研究背景與創(chuàng)新性，明確研究目標(biāo)，提出具體實(shí)驗(yàn)方案。與指導(dǎo)教師討論，修改、確定實(shí)驗(yàn)方案，最后撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告。在上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，可通過(guò)學(xué)校的PRP（Participation in Research Program）項(xiàng)目，開(kāi)展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)工作，這是設(shè)計(jì)性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的第二部分內(nèi)容。PRP項(xiàng)目是我校專(zhuān)門(mén)為本科生開(kāi)展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)提供的科研項(xiàng)目，有專(zhuān)門(mén)經(jīng)費(fèi)支持。通過(guò)師生互選，共同申報(bào)該類(lèi)項(xiàng)目，學(xué)校批準(zhǔn)后實(shí)施。PRP項(xiàng)目在老師指導(dǎo)下進(jìn)課題組實(shí)驗(yàn)室完成，屬于開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)，包括課題立項(xiàng)、開(kāi)題、中期匯報(bào)和結(jié)題答辯四個(gè)過(guò)程。

設(shè)計(jì)性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式方法的革新。由指導(dǎo)教師提出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，學(xué)生綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案與具體步驟，在老師指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)，最后總結(jié)，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目報(bào)告。通過(guò)設(shè)計(jì)性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，動(dòng)手能力、分析與解決問(wèn)題的能力得到了提高，逐步了解科學(xué)研究的思路和方法，全方位地提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。

五、采用實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)驗(yàn)報(bào)告并重的評(píng)價(jià)方式

學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)價(jià)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，也是專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要部分。以往基本上依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告做評(píng)價(jià)的方式存在嚴(yán)重弊端，需要進(jìn)行改革。新的實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)價(jià)注重操作、注重過(guò)程、注重綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)類(lèi)型，成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)有以下三種方式。對(duì)于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，出勤和實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告占20%，實(shí)驗(yàn)操作技能及實(shí)驗(yàn)結(jié)果占50%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占30%。對(duì)于綜合性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)開(kāi)題報(bào)告占30%，實(shí)驗(yàn)操作技能及實(shí)驗(yàn)結(jié)果占50%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占20%。對(duì)于設(shè)計(jì)性綜合性實(shí)驗(yàn)，考核成績(jī)由實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告成績(jī)和項(xiàng)目答辯的成績(jī)組成，分別占60%與40%的比重，強(qiáng)調(diào)綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

綜上所述，對(duì)高分子材料專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行上述五個(gè)方面的改革實(shí)踐，并通過(guò)這一系列專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)訓(xùn)練，高分子材料專(zhuān)業(yè)學(xué)生能熟悉使用常見(jiàn)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)儀器，達(dá)到掌握基本的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法，綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力得到加強(qiáng)，分析與解決問(wèn)題的能力顯著提高，為畢業(yè)論文及以后的科研工作打下牢固的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]卞軍.高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探析――借鑒美國(guó)大學(xué)理工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)及管理經(jīng)驗(yàn)[J].教育教學(xué)論壇，2014，（9）：26C28.

[2]韓哲文高分子科學(xué)教程[M].第2版.上海：華東理工大學(xué)出版社，2011.

篇7

關(guān)鍵詞： 光學(xué)膠； 超彈性； 黏彈性； 動(dòng)態(tài)力學(xué)行為； 本構(gòu)模型； 靜態(tài)壓縮； 落球試驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)： TQ433； TB115.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B

引言

隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品功能的集成化、復(fù)雜化，大量的結(jié)構(gòu)連接通過(guò)黏膠黏結(jié)實(shí)現(xiàn).在當(dāng)前最熱的移動(dòng)終端市場(chǎng)，智能手機(jī)、平板電腦等結(jié)構(gòu)中均出現(xiàn)大量的黏膠.黏膠材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性的影響也越來(lái)越大.因此，在結(jié)構(gòu)仿真中，黏膠材料動(dòng)態(tài)力學(xué)行為定義的準(zhǔn)確性對(duì)結(jié)構(gòu)仿真結(jié)果的影響變得越來(lái)越重要.

常見(jiàn)的黏膠為高分子材料，一方面高分子材料均具有非線性的彈和大變形特性——超彈性特性[1]；另一方面，高分子材料的力學(xué)行為均表現(xiàn)出顯著的時(shí)間相關(guān)性，即率相關(guān)性[2].高分子材料力學(xué)行為的復(fù)雜性，導(dǎo)致當(dāng)前還不存在一個(gè)物理意義明確，既可以描述高分子材料超彈性，又可以準(zhǔn)確描述率相關(guān)性的本構(gòu)模型.當(dāng)前，對(duì)高分子材料超彈性的描述應(yīng)用比較廣泛的是建立在唯象理論基礎(chǔ)上的應(yīng)變能密度函數(shù)模型[3].對(duì)材料力學(xué)行為的率相關(guān)性定義的方法通常有2種：（1）以不同應(yīng)變率下的材料變形行為為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)不同應(yīng)變率的力學(xué)行為進(jìn)行插值，獲得材料的率相關(guān)特性[4]；（2）以特定與時(shí)間無(wú)關(guān)力學(xué)行為為基礎(chǔ)，通過(guò)引入與時(shí)間相關(guān)的函數(shù)方法對(duì)基準(zhǔn)力學(xué)行為進(jìn)行與時(shí)間相關(guān)的縮放，從而實(shí)現(xiàn)材料力學(xué)行為的率相關(guān)性描述[5].

本文選擇一種常見(jiàn)的光學(xué)膠為研究對(duì)象，基于Abaqus的超彈性和黏彈性材料模型，定義光學(xué)膠的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，通過(guò)靜態(tài)壓縮和動(dòng)態(tài)落球測(cè)試的仿真與試驗(yàn)對(duì)比，基于Abaqus超彈性和黏彈性理論模型，對(duì)光學(xué)膠動(dòng)態(tài)力學(xué)行為定義的有效性和準(zhǔn)確性進(jìn)行探討.

1試驗(yàn)方法

1.1靜態(tài)壓縮試驗(yàn)參數(shù)

測(cè)試設(shè)備為島津AG50kNX萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，壓縮速度為0.1 mm/min，樣品尺寸為10 mm×10 mm×1 mm.

1.2動(dòng)態(tài)落球測(cè)試參數(shù)

動(dòng)態(tài)落球測(cè)試在自制的落球測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)完成，動(dòng)態(tài)落球測(cè)試系統(tǒng)示意見(jiàn)圖1.

圖 1動(dòng)態(tài)落球測(cè)試系統(tǒng)示意

落球測(cè)試系統(tǒng)為三明治結(jié)構(gòu).光學(xué)膠由上、下2個(gè)墊塊夾持，落球?qū)ι蠅|塊施加一個(gè)沖擊載荷，光學(xué)膠作為載體，在下墊塊處產(chǎn)生一個(gè)沖擊力，通過(guò)力傳感器采集該動(dòng)態(tài)沖擊力信號(hào).落球高度不同，則施加在光學(xué)膠上的沖擊壓縮速度不同，從而在光學(xué)膠上產(chǎn)生不同沖擊壓縮速率作用，實(shí)現(xiàn)光學(xué)膠在不同應(yīng)變率下的變形工況.本文中具體動(dòng)態(tài)落球測(cè)試參數(shù)見(jiàn)表1.表1動(dòng)態(tài)落球測(cè)試參數(shù)落球質(zhì)量/g130樣品尺寸20 mm×20 mm×1 mm落球高度/mm5， 10， 15， 20

2仿真建模

2.1材料模型

本文選用的材料模型為Abaqus提供的超彈性和黏彈性理論模型.超彈性參數(shù)描述材料在靜態(tài)變形過(guò)程中的非線性彈；黏彈性參數(shù)的引入，起到隨應(yīng)變率縮放的效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)材料力學(xué)性能與時(shí)間相關(guān)的率相關(guān)性.

Abaqus中對(duì)超彈性材料模型的定義存在多種應(yīng)變能函數(shù)形式：MooneyRivlin，Odgen和多項(xiàng)式等.本文選擇的模型為Marlow模型，直接采用測(cè)試數(shù)據(jù)定義即可.光學(xué)膠超彈性由單軸靜態(tài)壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行定義.

2.2仿真模型

本文中靜態(tài)壓縮和動(dòng)態(tài)落球仿真均采用Abaqus/Explicit分析.由于光學(xué)膠的大變形特性，選擇的單元類(lèi)型為C3D8R，用沙漏控制.

3結(jié)果與討論

3.1靜態(tài)壓縮仿真與試驗(yàn)

采用Abaqus/Explicit分析進(jìn)行光學(xué)膠靜態(tài)壓縮仿真，計(jì)算時(shí)間為20 ms.考慮到準(zhǔn)靜態(tài)分析的目的，在壓縮仿真時(shí)不考慮材料力學(xué)性能率相關(guān)特性，因此，材料卡片的定義不包括黏彈性（率相關(guān)性）.靜態(tài)壓縮仿真與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見(jiàn)圖2，可知，仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果幾乎完全重合，表明超彈性模型對(duì)該光學(xué)膠非線性力學(xué)行為的定義和描述非常準(zhǔn)確.圖 2靜態(tài)壓縮仿真與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比4.2動(dòng)態(tài)落球仿真與試驗(yàn)對(duì)比

為驗(yàn)證光學(xué)膠動(dòng)態(tài)力學(xué)行為定義的準(zhǔn)確性，本文采用自制的動(dòng)態(tài)落球系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試和仿真對(duì)比驗(yàn)證.通過(guò)調(diào)整落球高度，實(shí)現(xiàn)光學(xué)膠在不同應(yīng)變率下的沖擊壓縮工況.不同高度落球仿真與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見(jiàn)圖3，可知，隨著跌落高度的增加，落球系統(tǒng)的接觸反力峰值增加，沖擊振動(dòng)的周期減小；同時(shí)，在應(yīng)力波的周期和峰值方面，仿真與試驗(yàn)結(jié)果均吻合較好.

另外，圖3存在3個(gè)方面的小差異：（1）在落球高度較低時(shí)（5和10 mm），起始階段仿真和試驗(yàn)的沖擊波重合性很高，而在15和20 mm落球時(shí)，沖擊波起始階段存在一定差異；（2）峰值存在差異，仿真結(jié)果均大于試驗(yàn)結(jié)果；（3）應(yīng)力波的下降階段均存在偏差.對(duì)于第一個(gè)差異點(diǎn)，可能與仿真接觸定義有關(guān)，上墊塊與光學(xué)膠的剛度差異較大，而本文采用簡(jiǎn)單的通用接觸，并未對(duì)其接觸剛度約束進(jìn)行詳細(xì)的定義，接觸阻尼等也沒(méi)有考慮，因此在仿真結(jié)果中，沖擊振動(dòng)起始階段存在一些微小偏差.對(duì)于第二個(gè)差異點(diǎn)，在整個(gè)落球試驗(yàn)仿真系統(tǒng)中，除黏膠引入黏彈性特性外，落球系統(tǒng)其他組成部分的材料阻尼、結(jié)構(gòu)阻尼等沒(méi)有被考慮，導(dǎo)致仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果在峰值上存在一點(diǎn)差異.對(duì)于差異點(diǎn)三，應(yīng)力波下降階段在落球試驗(yàn)的過(guò)程中反映的是光學(xué)膠壓縮中的回彈階段，這個(gè)結(jié)果表明當(dāng)前光學(xué)膠參數(shù)定義中其加載階段比較準(zhǔn)確，但是其卸載行為還存在一定的偏差，這主要是由于光學(xué)膠的非線性力學(xué)行為的復(fù)雜性引起的.在高分子材料的加載和卸載過(guò)程中，由于Mullins效應(yīng)的存在，其加載路徑和卸載路徑并不重合.在Abaqus中對(duì)高分子材料Mullins效應(yīng)的定義提供理論模型，但是由于其無(wú)法與率相關(guān)性（黏彈性）同時(shí)使用，本文沒(méi)有引入.

在仿真與試驗(yàn)對(duì)比的基礎(chǔ)上，給出在準(zhǔn)靜態(tài)壓縮和動(dòng)態(tài)落球時(shí)光學(xué)膠壓縮變形的應(yīng)變率分析結(jié)果，見(jiàn)圖4.

圖 4不同工況下光學(xué)膠變形應(yīng)變率對(duì)比

在靜態(tài)壓縮過(guò)程中，光學(xué)膠壓縮變形的應(yīng)變率為0.001 67 s-1；在動(dòng)態(tài)落球仿真分析中，隨著落球高度的增加，光學(xué)膠的最大沖擊應(yīng)變率增加.當(dāng)落球高度為5 mm時(shí)，光學(xué)膠的最大壓縮應(yīng)變率為18 s-1；當(dāng)?shù)涓叨葹?0 mm時(shí)，光學(xué)膠的壓縮應(yīng)變率最大值接近50 s-1，光學(xué)膠變形的應(yīng)變率在10～50 s-1量級(jí)，該結(jié)果表明本文落球系統(tǒng)有效實(shí)現(xiàn)光學(xué)膠在高應(yīng)變率下的變形.結(jié)合二者的應(yīng)變率分析和仿真與試驗(yàn)對(duì)比分析，在準(zhǔn)靜態(tài)到高應(yīng)變率變形范圍內(nèi)，基于Abaqus超彈性和黏彈性定義的光學(xué)膠力學(xué)參數(shù)，有效且準(zhǔn)確地描述光學(xué)膠的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為，仿真與試驗(yàn)結(jié)果均吻合較好，充分說(shuō)明基于Abaqus的超彈性和黏彈性模型的本構(gòu)定義，可以準(zhǔn)確地描述光學(xué)膠的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為——非線性和率相關(guān)性.

4結(jié)論

從仿真與試驗(yàn)對(duì)比的角度，分析基于Abaqus超彈性和黏彈性本構(gòu)模型，對(duì)黏膠動(dòng)態(tài)力學(xué)行為定義的準(zhǔn)確性和可靠性，得到以下結(jié)論.

（1）Abaqus提供較完備的定義高分子材料非線性力學(xué)行為及其率相關(guān)性的方法，可以準(zhǔn)確地描述高分子材料動(dòng)態(tài)力學(xué)行為——非線性彈性和率相關(guān)性.

（2）給出一種簡(jiǎn)單、方便地驗(yàn)證黏膠材料高應(yīng)變率力學(xué)行為的方法.

（3）在動(dòng)態(tài)沖擊系統(tǒng)仿真中，接觸方式、阻尼等因素對(duì)結(jié)果存在一定影響，該部分工作還需進(jìn)一步的研究.

參考文獻(xiàn)：

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篇8

【關(guān)鍵詞】環(huán)保購(gòu)物袋；可降解；油墨；石頭紙

0.前言

隨著人們生活水平的不斷提高，人們的環(huán)保觀念也不斷提升。大家對(duì)過(guò)度包裝浪費(fèi)資源，包裝物棄置污染環(huán)境等情況不斷發(fā)出聲討。國(guó)家也出臺(tái)了“限塑”令，通過(guò)有償使用減小購(gòu)物袋的用量。但作為日常生活必不可少的用品，大部份購(gòu)物袋在使用完后仍然會(huì)被丟棄成為生活垃圾。絕大部分最終作為塑料垃圾進(jìn)入環(huán)境，而塑料大多化學(xué)性能穩(wěn)定，在自然環(huán)境中分解需要100～300年。如果用焚燒方法處理，焚燒設(shè)施不僅需投入大量資金，焚燒時(shí)還會(huì)有二惡英等多種有毒物質(zhì)產(chǎn)生，造成二次污染。而對(duì)于回收利用，收集或即使強(qiáng)制收集進(jìn)行回收利用，它的經(jīng)濟(jì)效益也不太好。所以要從根本上解決廢塑料的環(huán)境污染問(wèn)題，就應(yīng)該用能降解或易降解的購(gòu)物袋代替普通塑料購(gòu)物袋。現(xiàn)在筆者根據(jù)多年的印刷和油墨生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)如何為制造可降解環(huán)保購(gòu)物袋的幾點(diǎn)應(yīng)用體會(huì)，愿與大家共同探討。

1.制造可降解環(huán)保購(gòu)物袋材料

制造新型可解環(huán)保購(gòu)物袋，最重要的是要選用合適的材料。首先就是選用無(wú)污染的可降解材料替代普通塑料薄膜，還有就是選用合適的環(huán)保型印刷油墨。這樣才有可能制造出符合環(huán)保要求的購(gòu)物袋。

1.1環(huán)?；牡倪x擇

目前可用的可降解材料有以下幾種：

1.1.1光降解塑料

光降解塑料一般是指在光（紫外光）的照射下，引起光化學(xué)反應(yīng)而使大分子鏈斷裂和分解的塑料。光降解塑料可分為添加型和合成型兩類(lèi)。添加型是在高分子材料中添加光敏劑，由光敏劑吸收光能后產(chǎn)生自由基，促使高分子材料發(fā)生氧化作用后進(jìn)而引發(fā)聚合物分子鏈斷裂使其降解。降解式將光敏基團(tuán)（如羧基、雙鍵等）導(dǎo)入高分子結(jié)構(gòu)內(nèi)賦予材料光降解的特性。常用的光敏劑有過(guò)渡金屬絡(luò)合物、硬脂酸鹽、N，N-二丁基二硫代氨基甲酸鐵等，用量約1%～3%（質(zhì)量）。合成型光降解塑料是通過(guò)共聚反應(yīng)在塑料的高分子主鏈上引入羰基等感光基團(tuán)而賦予其光降解特性的，并可以通過(guò)調(diào)節(jié)光敏基團(tuán)的含量來(lái)控制光降解活性。現(xiàn)在已知以一氧化碳或乙烯酮類(lèi)為光敏單體與烯烴類(lèi)單體共聚，可合成含羰基結(jié)構(gòu)的聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），聚氯乙烯（PVC）等光降解聚合物。光降解塑料只能在光照下降解，受氣候環(huán)境、地理因素制約很大，如果埋地部分不能降解，而且價(jià)格較高，因此光降解塑料很難廣泛推廣使用。

1.1.2生物降解塑料

生物降解能很好的解決埋地部分不能降解的問(wèn)題。目前研究開(kāi)發(fā)的生物降解材料有天然高分子材料、微生物合成高分子材料、 人工合成高分子材料以及共混性高分子（添加型）材料。天然高分子型是利用淀粉、纖維紊、甲殼質(zhì)、蛋白質(zhì)等天然高分子材料制備的生物降解材料。其特點(diǎn)是貯存運(yùn)輸方便，只要保持干燥，不需避光，應(yīng)用范圍廣，不但可以用于農(nóng)用地膜、包裝袋，而且廣泛用于醫(yī)藥領(lǐng)域。生物合成的完全生物降解塑料是微生物把某些有機(jī)物作為食物源，通過(guò)生命活動(dòng)合成的高分子化合物。通過(guò)微生物合成而得到的生物降解塑料以聚羥基脂肪酸酯（PHA）類(lèi)為多，其中最常見(jiàn)的有聚3-羥基丁酸酯（PHB）、聚羥基戊酸酯（PHV）及PHB和PHV的共聚物（PHBV）?；瘜W(xué)合成法合成的生物降解塑料大多是在分子結(jié)構(gòu)中引入能被微生物降解的含酯基結(jié)構(gòu)的脂肪族聚酯，目前具有代表性的產(chǎn)品有聚己內(nèi)酯（PCL），聚琥珀酸丁二醇酯（PBS），聚乳酸（PLA），以及最近國(guó)內(nèi)研究最熱的二氧化碳基生物降解塑料等。另外按降解方法分生物降解可以分為：（1）生物物理降解法：當(dāng)微生物攻擊侵蝕高聚物材料后由于生物細(xì)胞的增長(zhǎng)使聚合物組分水解、電離或質(zhì)子化而分裂成低聚物碎片，聚合物分子結(jié)構(gòu)不變，這是聚合物生物物理作用而發(fā)生的降解過(guò)程。（2）生物化學(xué)降解法：由于微生物或酶的直接作用，使聚合物分解或氧化降解成小分子，直至最終分解成為二氧化碳和水，這種降解方式屬于生物化學(xué)降解方式。同樣生物降解塑料也存在價(jià)格較高

1.1.3光-生物雙降解塑料

光-生物雙降解塑料具有光、生物的雙重降解性。是當(dāng)前世界降解塑料的主要開(kāi)發(fā)方向之一。試驗(yàn)表明光-生物雙降解塑料可在一個(gè)特定時(shí)間內(nèi)（通常為9個(gè)月～5年）在環(huán)境中能完全分解。但由于合成型光降解塑料成本較高，研究較少。目前研究較多的是摻混型光一生物雙降解塑料。

1.1.4石頭紙

石頭紙是一種由碳酸鈣研磨粉與高分子聚合物、膠合劑為原材料的新型材料，廣義上說(shuō)石頭紙也是光-生物雙降解類(lèi)材料。石頭紙具有既可替代傳統(tǒng)的植物纖維紙張、專(zhuān)業(yè)性紙張，又能替代傳統(tǒng)的大部分塑料薄膜，且具有成本低、可控性降解的特點(diǎn)，能夠?yàn)槭褂谜吖?jié)省大量的成本，且不會(huì)產(chǎn)生污染。從替代塑料包裝物角度看，它能為國(guó)家節(jié)省大量的石油資源，產(chǎn)品使用后能夠降解，不會(huì)造成二次白色污染。另外石頭紙與上面進(jìn)過(guò)的幾種可降解塑料相比，還具有不可燃性，可書(shū)寫(xiě)和辦公室打印，適用于大多數(shù)印刷方式，包括膠印（柯式印刷、平版印刷）、凹版印刷、凸版印刷、絲網(wǎng)印刷、輪轉(zhuǎn)印刷等。最重要目前已經(jīng)能大量工業(yè)化生產(chǎn)，這是用于生產(chǎn)非塑料型環(huán)保購(gòu)物袋的理想新材料。當(dāng)然石頭紙也有一些不足的地方：就是石頭紙因含有大量的碳酸鈣而不透明性，硬度也偏大而導(dǎo)致抗屈拆性差等。

表1 幾種可降解基材性能對(duì)比表

1.2印刷油墨的選擇

印刷油墨是制造購(gòu)物袋必不可少的組成部分。須然印刷油墨占購(gòu)物袋的成本很小，只占3%～5%左右。但對(duì)于一個(gè)購(gòu)物袋是否符合環(huán)保要求就尤為重要了。選擇印刷油墨要注意以下幾點(diǎn)：

1.2.1油墨的可降解性

油墨的連結(jié)料多為高分子聚合物，本質(zhì)上也是一種塑料。因此現(xiàn)用大部分印刷油墨降解性能較差，如果將這些油墨和塑料一起填埋處理，讓其自然降解，一般需要50年以上才能在環(huán)境中能完全分解。因此為配套降解基材，必需選用以可快速降解的連結(jié)料所生產(chǎn)的油墨。現(xiàn)在市面上能找到的可降解油墨有以大豆油油墨、聚乙烯醇油墨、聚酮油墨，這幾類(lèi)油墨通常只需5～10年即可完全降解。

1.2.2油墨中的重金屬含量

眾所周知人體如果攝入過(guò)量的重金屬，可造成嚴(yán)重的生理?yè)p害，引發(fā)多種疾病。重金屬進(jìn)入人的機(jī)體后，會(huì)在人體內(nèi)部積聚下來(lái)，并可能轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的金屬化合物。以鎘為例，鎘元素進(jìn)入人體后，在體內(nèi)形成鎘硫蛋白，通過(guò)血液到達(dá)全身，并有選擇性地蓄 積于腎、肝中。情況嚴(yán)重時(shí)，使骨骼的生長(zhǎng)代謝受阻礙，從而造成骨骼疏松、萎縮、變形等。慢性鎘中毒主要影響腎臟，最典型的例子是日本著名的公害病——痛痛病。慢性鎘中毒還可引起貧血。油墨中的重金屬通常來(lái)自于顏料，特別是一些重金屬化合物顏料，如鎘紅、鉻紅、鉻黃及銀朱等。另外可溶性重金屬鹽毒性大易于進(jìn)入人體，因此我國(guó)、歐盟、美國(guó)都制定了油墨（涂料）涂層中可溶性重金限制：（見(jiàn)下表）

1.2.3油墨中其它有毒有害物質(zhì)

油墨中可能存在有毒有害物質(zhì)有：（1）連結(jié)料生產(chǎn)合成時(shí)殘留的單體，如劇毒物游離甲苯二異氰酸酯；（2）顏料生產(chǎn)合成時(shí)殘留的強(qiáng)致癌物多氯聯(lián)苯（PCB）、芳胺（MAK-Ⅲ）；（3）溶劑殘留導(dǎo)致苯、甲苯、二甲苯、甲醛超量。許多國(guó)家嚴(yán)格控制油墨干膜中的有毒有害物質(zhì)含量。以甲醛為例：日本要求甲醛含量

2.結(jié)語(yǔ)

隨著近年不斷有新材料的發(fā)明，并逐步進(jìn)入實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化。帶動(dòng)更多環(huán)境友好的產(chǎn)品將進(jìn)入我們的生活。我們相信，在不久的將來(lái)，真正可降解型環(huán)保購(gòu)物袋會(huì)進(jìn)入我們的生活，使“白色污染”會(huì)逐漸從環(huán)境中消失。我更期待這些環(huán)保新技術(shù)、新發(fā)明將為人類(lèi)與自然的真正和諧作出巨大的貢獻(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

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篇9

大部分高分子材料在空氣中都是可燃的，所以存在一定的火災(zāi)隱患，尤其是用于人員流量較大的公共場(chǎng)所的高分子材料，一旦發(fā)生火災(zāi)將會(huì)給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大的損失。頻頻發(fā)生的重大火災(zāi)事故也督促著我們加快阻燃材料的研究，以在災(zāi)難發(fā)生時(shí)為更多的生命爭(zhēng)取時(shí)間。

1常見(jiàn)阻燃填料的分類(lèi)

在高分子材料中添加的起阻燃作用的物質(zhì)也稱(chēng)為阻燃助劑。任何物質(zhì)燃燒都需要三個(gè)條件，即可燃物、氧氣(空氣)和點(diǎn)火源(熱量)。根據(jù)阻燃方式可將阻燃劑分為膨脹型阻燃劑和非膨脹型阻燃劑。膨脹型阻燃助劑不是單純的一種物質(zhì)，而是幾種不同物質(zhì)相互匹配，協(xié)同作用達(dá)到阻燃的效果，包括成炭劑、成炭催化劑和發(fā)泡劑。其中發(fā)泡劑在材料受熱時(shí)能分解出不燃性氣體(水蒸氣、氨氣、CO2等)使涂層膨脹發(fā)泡，常用的發(fā)泡劑有三聚氰胺、氯化聯(lián)苯、氯化石蠟等。成炭劑是在涂層發(fā)泡后，使其形成碳化層的物質(zhì)，一般是含高碳的有機(jī)化合物，如淀粉、改性纖維素、季戊四醇等。成炭催化劑在高溫或火焰的作用下分解出酸性物質(zhì)，促使成炭劑失水碳化。常用的成炭催化劑有聚磷酸銨、硫酸銨、磷酸銨、三聚氰胺、三(二溴丙基)磷酸酯、三氯乙基磷酸酯、磷酸二氫胺、磷酸氫二銨等。3種物質(zhì)需搭配合理才能取得良好的阻燃效果。實(shí)際研究應(yīng)用中常見(jiàn)的搭配是聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇的組合[1-3]。非膨脹型阻燃助劑常用的有含磷和鹵素的有機(jī)化合物(如氯化石蠟、十溴聯(lián)苯醚、磷酸三甲苯酯和β-三氯乙烯磷酸酯等)以及三氧化二銻、硼酸納、氫氧化鋁等無(wú)機(jī)類(lèi)阻燃劑。在實(shí)際應(yīng)用中某一種阻燃劑可以起到阻燃的效果，但不會(huì)太顯著，因此一般會(huì)選擇幾種不同的阻燃劑搭配使用，效果會(huì)更好。楊保平等[4]以SBR、丙烯酸單體和苯乙烯合成的丙烯酸接枝SBR樹(shù)脂為成膜物質(zhì)，以Sb2O3、氯化石蠟、氫氧化鋁和硼酸鋅作為阻燃劑制備了符合要求的超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。蔣浩等[5]以紅磷和氫氧化鋁為阻燃劑制備了有機(jī)硅改性的環(huán)氧阻燃涂料，結(jié)果表明：有機(jī)硅改性環(huán)氧阻燃涂料的熱穩(wěn)定性能良好。根據(jù)阻燃劑所含元素的不同可以將其分為無(wú)機(jī)阻燃劑、溴系阻燃劑、磷系阻燃劑、氯系阻燃劑、氮系阻燃劑和其他阻燃劑。溴系阻燃劑和氯系阻燃劑是鹵屬阻燃劑，目前應(yīng)用比較廣泛，其生產(chǎn)工藝成熟，性?xún)r(jià)比較高，同時(shí)具有良好的阻燃效果，作用于氣相燃燒區(qū)，捕捉燃燒反應(yīng)中的自由基，從而阻止火焰的傳播，使燃燒區(qū)的火焰密度下降，最終使燃燒反應(yīng)速度下降直至終止。但由于其在阻燃過(guò)程中會(huì)釋放對(duì)環(huán)境和人體有害的氣體，應(yīng)用逐漸受到限制[6]。磷系阻燃劑包括無(wú)機(jī)物紅磷[5]、磷酸氫二銨[7]等和有機(jī)物磷酸酯、聚磷酸酯等。無(wú)機(jī)阻燃劑是使用最多的一類(lèi)阻燃劑，大部分無(wú)機(jī)阻燃劑具有自身難燃的優(yōu)勢(shì)，并且在溫度升高時(shí)融化吸熱。除了上述提到的無(wú)機(jī)阻燃劑外，還有很多無(wú)機(jī)物具有優(yōu)異的阻燃效果，如氫氧化鎂、碳酸鈣、碳酸鎂等[8]無(wú)機(jī)礦物，蒙脫土、高嶺土等陶土[9-11]，以及云母和石墨粉[12]等。

2新型阻燃填料

隨著各行各業(yè)對(duì)高分子材料需求標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，對(duì)新型高效的阻燃劑的研究也成為了阻燃材料研究的一個(gè)重要方面。XinLi等[13]用水熱合成法通過(guò)異丙醇鋁和碳酸氫鈉的反應(yīng)制備了NaAl(OH)2CO3晶須，將其應(yīng)用到乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物中時(shí)，聚合物表現(xiàn)出了優(yōu)異的阻燃性能。BaoxianDu[14]等做了一系列實(shí)驗(yàn)，比較了幾種納米阻燃填料對(duì)聚丙烯阻燃性能的影響，包括有機(jī)蒙脫土、層狀雙金屬氫氧化物、多面體低聚硅倍半氧烷和碳納米管。通過(guò)TG和錐形量熱儀測(cè)試，發(fā)現(xiàn)不同的納米填料在阻燃過(guò)程中發(fā)揮不同的作用，加入有機(jī)蒙脫土的聚丙烯的阻燃性能最好。

3阻燃填料的應(yīng)用

阻燃劑種類(lèi)和性能的多樣性，使得制造各種各樣的阻燃高分子材料成為了可能。Siska.Hamdani等[15]制備了3組以鈣和鋁元素物質(zhì)為阻燃劑的硅復(fù)合電纜材料：非水合填料，如碳酸鈣；可釋放水的填料，如氫氧化鈣、氫氧化鋁、勃姆石；羥基官能化的填料，如氧化鋁、云母。JohanLindholm等[16]以幾組不同的阻燃劑加到聚氨酯中制備了聚氨酯阻燃膠黏劑：五水合偏硅酸鈉，碳酸鉀和硅膠的混合物，碳酸氫鈉，一水合草酸鈣，鋅、氯化鎂、鉀、氯化鋁和氫氧化鎂的混合物，聚磷酸銨，鈉和鉀的磷酸鹽。熱重分析結(jié)果表明：偏硅酸鈉的水合物在樣品表面形成了一層硅酸鈉的保護(hù)層，顯著延長(zhǎng)了燃燒需要的時(shí)間。另外，加入聚磷酸銨的樣品具有最低的燃燒熱釋放速率。SonglinWang等[17]通過(guò)共沉淀的方法制備了Mg-Al-CO3LDH，并將它作為阻燃紙張的填料。Mg-Al-CO3LDH的結(jié)晶性和粒度以及阻燃紙張的各項(xiàng)性能通過(guò)XRD、FT-IR、TEM、TG-DTA、SEM等測(cè)試研究獲得。測(cè)試結(jié)果表明：Mg-Al-CO3LDH是具有高正電荷密度的六角層狀納米粒子，具備完美的晶體結(jié)構(gòu)。阻燃紙張的氧指數(shù)在填料含量為20%時(shí)高于25%。Chuen-ShiiChou等[12]制備了膨脹型阻燃涂料，除加入了傳統(tǒng)阻燃涂料所必需的阻燃劑外還添加了季戊四醇作為碳源。實(shí)驗(yàn)中分別使用了3種阻燃劑，分別是人工石墨粉、云母和石墨。阻燃測(cè)試結(jié)果表明：加入碳源的阻燃涂料與傳統(tǒng)阻燃涂料相比，阻燃效果明顯提高。

保溫隔熱填料

隨著煤、石油和天然氣類(lèi)化石燃料儲(chǔ)存量的日漸減少和能源消耗量的日益增加，能源短缺問(wèn)題成為一個(gè)不容忽視、亟待解決的難題。下面主要介紹用于建筑材料保溫隔熱填料。建筑物在使用期間，采暖、空調(diào)、通風(fēng)、熱水供應(yīng)等方面消耗了大量的能源，這些能源約占人類(lèi)總能源消耗的30%～40%。我國(guó)能源利用率全國(guó)平均僅為30%左右，而工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家能源利用率已達(dá)70%以上，在熱能損失中因保溫不良造成的損失占很大比例[18]。為了保持建筑物內(nèi)部溫度、減少空調(diào)能源的消耗，響應(yīng)對(duì)建筑節(jié)能提出的要求，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在保溫涂料的保溫機(jī)理和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面做了大量的研究工作。外墻保溫涂料主要分兩大類(lèi)，一類(lèi)是厚層外保溫系統(tǒng)，利用降低熱傳遞的阻隔原理，例如膠粉聚苯顆粒保溫，無(wú)機(jī)?；⒅楸氐龋Ч黠@；另一類(lèi)是薄層涂料，利用減少太陽(yáng)光吸收的原理減少熱能的侵入，太陽(yáng)輻射熱易通過(guò)向陽(yáng)面，特別是東、西向窗戶(hù)和外墻以及屋面進(jìn)入室內(nèi)，從而造成室內(nèi)過(guò)熱，因此這些部位也是建筑物夏季隔熱的關(guān)鍵部位。外墻保溫涂料系統(tǒng)由粘結(jié)膠漿、保溫板、抹面膠漿、玻璃網(wǎng)格布、裝飾面層等多種材料組成，能起到良好保溫隔熱、抗裂耐候、透氣節(jié)能及裝飾作用的新型建筑物外墻外保溫裝飾系統(tǒng)已成為現(xiàn)今最經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)能解決方案之一。

1常見(jiàn)保溫隔熱填料的分類(lèi)

根據(jù)保溫隔熱機(jī)理的不同可將建筑用保溫隔熱填料分為阻隔型、反射型和輻射型3類(lèi)，其絕熱機(jī)理不同，應(yīng)用場(chǎng)合和所得到的效果也不同[19]。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和使用最為廣泛的保溫建筑涂料使用的是阻隔型保溫填料，其保溫機(jī)理是利用導(dǎo)熱性能較差的材料添加入涂料中，降低涂料整體的導(dǎo)熱性。尤其是復(fù)合硅酸鹽類(lèi)保溫涂料，是以多種含鋁、鎂的硅酸鹽非金屬礦物纖維為原料，摻雜一定數(shù)量的輔料和填充劑，并加入化學(xué)添加劑制成的，典型產(chǎn)品主要由海泡石、蛀石、珍珠巖粉等無(wú)機(jī)隔熱骨料、無(wú)機(jī)及有機(jī)黏結(jié)劑及引氣劑等助劑組成[20]。另一類(lèi)保溫隔熱填料為反射型填料，由于添加的填料對(duì)太陽(yáng)光有反射作用，由其制成的反射太陽(yáng)熱型絕熱涂料能夠有效降低炎熱地區(qū)夏季墻面的溫度，其應(yīng)用已引起眾多學(xué)者的關(guān)注并對(duì)其進(jìn)行研究?？招牟Ａ⒅槭悄壳胺瓷湫捅馗魺崽盍现凶钪饕墓δ苄蕴盍?，它是20世紀(jì)60年展起來(lái)的一種微粒材料，由鈉硼硅酸鹽材料經(jīng)特殊工藝制成薄壁、封閉的微小球體，球體內(nèi)部包裹一定量的氣體，具有低密度、低導(dǎo)熱、低吸油率、耐高溫、電絕緣強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、耐腐蝕、粒徑及化學(xué)組成可控等優(yōu)點(diǎn)[21-22]。第3類(lèi)為輻射型填料，以紅外輻射為代表，其隔熱原理是通過(guò)將吸收到的太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)為熱能，再將熱能以紅外輻射的方式向外擴(kuò)散。因此，由其制成的涂料具有降溫的作用。研究表明多種金屬氧化物(如Fe203、MnO2、CO2O3、CuO等)摻雜形成的具有反型尖晶石結(jié)構(gòu)的物質(zhì)具有熱發(fā)射率高的特點(diǎn)[23]，因而廣泛用作隔熱節(jié)能涂料的填料。利用多種隔熱機(jī)理的綜合作用制備的復(fù)合型保溫涂料，可充分發(fā)揮各方面的優(yōu)勢(shì)，使其具有更好的保溫效果。

2新型保溫隔熱填料

納米顆粒材料又稱(chēng)為超微顆粒材料，尺寸在1~100nm之間，是處在原子簇和宏觀物體交界過(guò)渡區(qū)域一種典型的介觀系統(tǒng)，它具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。當(dāng)人們將宏觀物體細(xì)分成超微顆粒(納米級(jí))后，顯示出許多奇異的特性，包括光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)以及化學(xué)方面的性質(zhì)。有學(xué)者研究了一些納米無(wú)機(jī)填料，摻雜在成膜物中可制備出透明隔熱涂層，用于建筑物窗戶(hù)玻璃的透光隔熱，效果顯著。這類(lèi)納米無(wú)機(jī)填料主要是納米氧化錫銻和納米氧化銦錫等。對(duì)于納米隔熱填料的隔熱機(jī)理，鐘樹(shù)良等[24]認(rèn)為，太陽(yáng)光的入射頻率高于涂膜中納米粒子的振動(dòng)頻率時(shí)會(huì)引起振動(dòng)粒子的高反射，從而對(duì)紅外波段能量起反射阻隔作用。羅為等[25]認(rèn)為，其隔熱性能源于分散在其中的納米ATO對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收，而非反射。

篇10

關(guān)鍵詞：藥物 控制釋放 速率 微凝膠

傳統(tǒng)給藥方式主要有口服、眼部給藥等方式，但均存在一定缺陷。如口服蛋白質(zhì)藥物時(shí)，腸內(nèi)的多種蛋白酶、肽酶都會(huì)使蛋白質(zhì)藥物發(fā)生降解失活；并且，血藥濃度必須達(dá)到最低藥效濃度，藥物才具有療效，而多數(shù)情況下，只有部分藥物能夠到達(dá)患病部位，大多隨血液分散到身體的各部位，許多藥物都有一定的毒副作用，藥物劑量的增加有可能會(huì)傷害正常的組織、器官，甚至可能引發(fā)新疾病或后遺癥。

藥物控釋緩釋系統(tǒng)對(duì)藥物在人體的釋放進(jìn)行控制，使患病部位的藥物濃度在所需時(shí)間內(nèi)達(dá)到血藥濃度，能顯著提高藥效、降低用藥量、減少毒副作用，那么作為藥物載體的生物材料就起著關(guān)鍵作用，要對(duì)藥物緩釋、導(dǎo)向、延長(zhǎng)壽命均能發(fā)揮效果，因此對(duì)載體材料的要求就相當(dāng)高。目前常見(jiàn)的藥物緩控釋系統(tǒng)主要有微球、膠束和水凝膠三大類(lèi)[1-3]，且研究中有關(guān)藥物緩釋的載體大多數(shù)為不可降解的智能型或可降解但響應(yīng)性較差的高分子材料，而我們需要的是同時(shí)具有智能響應(yīng)并生物體內(nèi)可降解特性在藥物控制緩釋載體材料領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。

理想的藥物控制緩釋系統(tǒng)能在控制藥物在有機(jī)體內(nèi)釋放地速率的同時(shí)，保持藥物有效濃度、降低毒副作用，釋藥速率是該系統(tǒng)研究的重要指標(biāo)。對(duì)于實(shí)現(xiàn)藥物控制緩釋的方式，目前一般使用的主要有擴(kuò)散、化學(xué)、滲透及磁控制四種：

擴(kuò)散控制體系是人們研究最早、最透徹、應(yīng)用最廣的，有儲(chǔ)庫(kù)、基質(zhì)兩種形式。在儲(chǔ)庫(kù)型系統(tǒng)中，藥物被包裹在高分子膜里，釋放時(shí)通過(guò)高分子膜的擴(kuò)散過(guò)程，控制著釋藥速率。但此類(lèi)體系應(yīng)用較少，因?yàn)楦叻肿幽ひ坏┢屏眩话乃幬锞蜁?huì)全部釋放出來(lái)，在臨床應(yīng)用中存在極大的安全隱患。而基質(zhì)型系統(tǒng)中，藥物以溶解或分散的形式均勻地分在聚合物基內(nèi)，釋放時(shí)通過(guò)高分子基質(zhì)的擴(kuò)散過(guò)程控制著釋藥速率?？拷叻肿幽け砻娴乃幬锟芍苯俞尫?，膜內(nèi)的藥物則得先擴(kuò)散到膜表面再釋放，所以藥物向膜表面擴(kuò)散的距離增加而藥物的釋放量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，即釋藥量會(huì)隨時(shí)間的延續(xù)而下降。另外，滲透體系通過(guò)調(diào)節(jié)聚合物在某溶劑里膨脹或鹽類(lèi)產(chǎn)生的高滲透壓加藥物壓出，以實(shí)現(xiàn)對(duì)聚合物中釋藥速率的控制。最后一種是磁控制體系，是以調(diào)節(jié)振蕩磁場(chǎng)的強(qiáng)度控制來(lái)聚合物分子鏈的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而控制分散在聚合物內(nèi)藥物的釋放速率，釋藥速率隨聚合物分子鏈運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)、磁場(chǎng)強(qiáng)度增大而加快。

微凝膠屬于上述常見(jiàn)緩釋系統(tǒng)的微球類(lèi)，并同時(shí)存在擴(kuò)撒和滲透兩種機(jī)理。微凝膠是一種在良好溶劑中可以溶脹的、尺寸一般在納、微米水凝膠微粒，具有與水凝膠類(lèi)似的交聯(lián)的三維網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)，一個(gè)分子便構(gòu)成一個(gè)微凝膠粒子。微凝膠特殊的結(jié)構(gòu)與尺寸使其近年來(lái)被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域行業(yè)，其熱點(diǎn)主要集中于負(fù)載模型藥物實(shí)現(xiàn)控釋緩釋效果。

微凝膠在溶脹時(shí)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)孔徑增大，藥物或活性組分進(jìn)入，消溶漲時(shí)，微凝膠網(wǎng)絡(luò)孔徑縮小，藥物將被“關(guān)”在微凝膠內(nèi)，實(shí)現(xiàn)包裹。根據(jù)微凝膠特性，藥物速率主要可通過(guò)溫度、pH、電場(chǎng)、磁場(chǎng)及降解等方式進(jìn)行控制。載藥微凝膠進(jìn)入人體后，由于病灶部位的溫度和化學(xué)環(huán)境等較正常部位有所不同，微凝膠會(huì)自行釋放所載的藥物[4]。

Hoare等研究水溶性藥物（尤其是陽(yáng)離子藥物）的電性與PNIPAm類(lèi)微凝膠表面分布的羧基在特定范圍的相互作用，考察載藥影響因素。表面有較多羧基的微凝膠結(jié)合的陽(yáng)離子藥物較少，中性及陰離子藥物的吸收，不依賴(lài)微凝顆粒表面分布的羧基影響。陽(yáng)離子藥物的吸收最大值出現(xiàn)在羧基主要分布在核的微凝膠，比羧基主要集中在殼面的多1倍。該現(xiàn)象可能是由于微凝膠表面的羧基與陽(yáng)離子藥物結(jié)合，使微凝膠表面 “皮膚層”發(fā)生塌陷。隨著藥物疏水性的增大，以及陽(yáng)離子誘導(dǎo)“皮膚層”發(fā)生相轉(zhuǎn)變，致使微凝膠表面變得越來(lái)越緊密，阻礙藥物的吸收，導(dǎo)致載藥量大幅減少。使用表面無(wú)羧基分布的PNIPAm微凝膠模型研究載藥時(shí)，同樣可以觀察到藥物的高吸收，這說(shuō)明疏水性在調(diào)節(jié)藥物-微凝膠相互作用也有重要影響。

Liu等以苯硼酸（PBA）對(duì)P（NIPAm-AA）微凝膠單層膜進(jìn)行了修飾，得到了P（NIPAM-PBA）微凝膠膜層。分別用茜素紅S（ARS）和異硫氰酸熒光素（FITC）標(biāo)記胰島素，并將分別裝載在P（NIPAM-PBA）微凝膠膜層中，研究葡萄糖對(duì)該微凝膠體的調(diào)節(jié)控制行為。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：較低溫度下，標(biāo)記過(guò)的胰島素的釋放以被動(dòng)擴(kuò)散方式進(jìn)行；溫度一旦高于P（NIPAM-PBA）微凝膠的相變溫度，藥物由于微凝膠消溶漲而以被“擠出”微凝膠外的方式釋放。ARS和葡萄糖均可以與苯硼酸結(jié)合，因此，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)溫度內(nèi)，葡萄糖存在以及和微凝膠表面苯硼酸的結(jié)合，會(huì)刺激微凝膠中ARS標(biāo)記的胰島素進(jìn)行釋放。而對(duì)于胰島素經(jīng)異硫氰酸熒光素標(biāo)記在P（NIPAM-PBA）微凝膠中的釋放， 4℃和37℃時(shí)，葡萄糖的作用分別為促進(jìn)和阻礙其釋放，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該P(yáng)（NIPAM-PBA）微凝膠對(duì)葡萄糖具有明顯響應(yīng)行為，可應(yīng)用于葡萄糖控制的緩釋系統(tǒng)。

藥物在經(jīng)由控釋體系的釋放效果是否達(dá)到預(yù)期，主要取決于該系統(tǒng)中藥物的載體的性質(zhì)，所以，生物可降解的高分子載體是近年來(lái)藥用材料的研究熱點(diǎn)。雖然可生物降解高分子材料制備的微凝膠在生物醫(yī)學(xué)上具有明顯優(yōu)勢(shì)，但目前科研水平距離負(fù)載藥物于人體內(nèi)控制緩釋仍舊有很多工作需要完善。因此，研究應(yīng)更多的注重實(shí)用性以及實(shí)際應(yīng)用的安全性，繼續(xù)開(kāi)發(fā)符合并滿足人類(lèi)需求的聚合物微凝膠將是今后的研究所側(cè)重的方向。

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