在世界范圍內(nèi), 高分子材料的制品屬於最年輕的材料．它不僅遍及各個工業(yè)領(lǐng)域, 而且已進(jìn)入所有的家庭, 其產(chǎn)量已有超過金屬材料的趨勢, 將是 21 世紀(jì)最活躍的材料支柱．

　　高分子材料是有機(jī)化合物, 有機(jī)化合物是碳元素的化合物．除碳原子外, 其他元素主要是氫、氧、氮等．碳原子與碳原子之間, 碳原子與其他元素的原子之間, 能形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)．碳原子是四價(jià), 每個一價(jià)的價(jià)鍵可以和一個氫原子鍵連接, 所以可形成為數(shù)眾多的、具有不同結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物．有機(jī)化合物的總數(shù)已接近千萬種, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他元素的化合物的總和, 而且新的有機(jī)化合物還不斷地被合成出來．這樣, 由於不同的特殊結(jié)構(gòu)的形成, 使有機(jī)化合物具有很獨(dú)特的功能．高分子中可以把某些有機(jī)物結(jié)構(gòu)（又稱為功能團(tuán)）替換, 以改變高分子的特性．高分子具有巨大的分子量, 達(dá)到至少1 萬以上, 或幾百萬至千萬以上, 所以, 人們將其稱為高分子、大分子或高聚物．高分子材料包括三大合成材料, 即塑料、合成纖維和合成橡膠（未加工之前稱為樹脂）．

　　面向21 世紀(jì)的高科技迅猛發(fā)展, 帶動了社會經(jīng)濟(jì)和其他產(chǎn)業(yè)的飛躍, 高分子已明確地承擔(dān)起歷史的重任, 向高性能化、多功能化、生物化三個方向發(fā)展．21 世紀(jì)的材料將是一個光輝燦爛的高分子王國．

　　現(xiàn)有的高分子材料已具有很高的強(qiáng)度和韌性, 足以和金屬材料相媲美, 我們?nèi)沼玫募矣闷餍怠⒓揖摺⑾匆聶C(jī)、冰箱、電視機(jī)、交通工具、住宅等, 大部分的金屬構(gòu)造已被高分子材料所代替．工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通以及高科技的發(fā)展, 要求高分子材料具有更高的強(qiáng)度、硬度、韌性、耐溫、耐磨、耐油、耐折等特性, 這些都是高分子材料要解決的重大問題．從理論上推算, 高分子材料的強(qiáng)度還有很大的潛力．

　　在提高高分子的性能方面, 最重要的還是制成復(fù)合材料第一代復(fù)合材料是玻璃鋼, 是以玻璃纖維和合成樹脂為粘合劑制成．它具有重量輕、強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕、導(dǎo)熱系數(shù)低、易於加工等優(yōu)良性能, 用於火箭、導(dǎo)彈、船只和汽車軀體及電視天線之中．其后, 人們把玻璃纖維換成碳纖維, 其重量更輕, 強(qiáng)度比鋼要高3～5 倍, 這就是第二代的復(fù)合材料．如果改用芳綸纖維, 其強(qiáng)度更高, 為鋼絲的5 倍．高性能的高分子材料的開拓和創(chuàng)新尚有極大的潛力．科學(xué)家預(yù)測, 21 世紀(jì)初, 每年必須比目前多生產(chǎn)1500～2000 萬噸纖維材料才能滿足需要, 所以必須生產(chǎn)大量的合成纖維材料, 而且要具有更輕型、耐火、阻燃、防臭、吸水、殺菌等特性．有許多新型纖維, 如輕型空腔纖維、泡沫纖維、各種截面形狀的纖維、多組份纖維材料等紛紛被研制出來, 人們可指望會有耐靜電、耐臟、耐油, 甚至不會沾灰的纖維材料問世．這些纖維材料將用於宇航天線、宇航反射器、心臟瓣膜和人體大動脈．

　　高分子功能材料, 在高分子王國里是一片百花爭艷的盛景．由於高分子的功能團(tuán)能夠替代, 所以只要采用極為簡便的方法, 就可以制造各種各樣的高分子功能材料．常用的吸水性材料, 如棉花、海綿, 其吸水能力只有本身重量的20 倍, 在擠壓時, 已吸收的大部分水將被擠出來．而用淀粉和丙烯腈制成的高分子吸水材料, 它不僅能吸收自身重量數(shù)百倍到上千倍的水, 而且受到擠壓也不會擠出水來．人們可以期望, 將高吸水性的高分子材料制成能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的裝置, 以及具有類似於肌肉的功能或制造測量儀器．在微電子工業(yè)的光刻集成塊工藝, 常用的光刻膠（又稱光致抗蝕材料）, 就是能使高分子相連接一種功能團(tuán), 光照射時會起化學(xué)反應(yīng), 使其溶解度降低或提高．應(yīng)用這種光刻膠制備集成塊, 可以使集成塊的線寬達(dá)到0.1 到0.01 微米（1‰毫米）, 只有用其他工藝制成的集成塊的線寬的1/10 到1/100, 是適合於21 世紀(jì)的電子計(jì)算機(jī)的主要元件——微細(xì)元件的開關(guān)．光刻膠并能用於各種精細(xì)加工, 如半導(dǎo)體元件, EP 刷線路板, 金屬板膜或表面的精細(xì)加工、玻璃、陶瓷的精細(xì)刻蝕、精密機(jī)械零件加工等．

　　高分子功能材料應(yīng)用在信息工程方面, 已經(jīng)生產(chǎn)了光電導(dǎo)攝影材料、光信息記錄材料、光——能轉(zhuǎn)換材料, 并都已進(jìn)入實(shí)用階段．

　　像”當(dāng)代摩西神樹”的離子交換樹脂的高分子功能材料也發(fā)展很快, 許多高分子離子交換膜、高分子反滲透膜、高分子氣體分離膜、高分子透過蒸氣膜等都在化學(xué)工藝的篩分、沉淀、過濾、蒸餾、結(jié)晶、萃取、吸附等過程中獲得應(yīng)用, 而且分離結(jié)果優(yōu)於其他方法, 可節(jié)約大量能量．日本的制鹽工業(yè)早已用離子交換膜去代替鹽田和電解食鹽工藝．利用反滲透膜對有機(jī)化工、釀造工業(yè)的三廢進(jìn)行處理, 可回收胺、酯、醇、醚、酮、酚等重要有機(jī)化合物．氣體分離膜對不同氣體的透過率和選擇性不同, 可以利用這一性質(zhì)從混合氣體中選擇分離某種氣體, 如從空氣中富集氧, 從合成氨中回收氫, 從天然氣中收集氦, 還可以制備一種水下呼吸器（人工鰓）, 它是直接從海水中提取氧的潛水裝置, 人類可望能長期生活在海水中, 進(jìn)入海龍王的宮殿, 分享海龍王海底寧靜的幸福生活的夢想可變成現(xiàn)實(shí)．還有各種信息轉(zhuǎn)換膜、反應(yīng)控制膜、能量輸送膜等正在研制階段．一種富有吸引力的生物膜也正在研究之中．生物膜具有奇特的性能, 不僅能主動起能量、信息、物質(zhì)的傳遞作用, 還能參加光合作用及有機(jī)物質(zhì)的生命合成等生命活動．這就是21 世紀(jì)的高科技的一顆明珠, 摘取這顆明珠需要有極大的勇氣和百折不撓的精神．

　　高分子功能材料的另一極為重要的發(fā)展就是用於催促化學(xué)反應(yīng), 這類高分子功能材料被稱為高分子催化劑．早在本世紀(jì)40 年代, 人們已經(jīng)使用一種叫交聯(lián)磺化聚苯乙烯的離子交換樹脂作催化劑, 用於化學(xué)反應(yīng)的各個過程, 如水解、縮合、聚合等．爾后, 這類高分子功能材料發(fā)展很快, 高分子金屬絡(luò)合物催化劑接著問世, 它能夠在化學(xué)反應(yīng)中加速捕捉金屬離子, 實(shí)現(xiàn)金屬化合物的迅速分離, 在工業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)分析上是一種十分重要的方法．還有高分子金屬催化劑, 是促進(jìn)化合物中金屬離子迅速完成化學(xué)反應(yīng)的材料, 它已獲得了成功的應(yīng)用．自然界存在一種最有效的催化劑, 稱為酶．這一類高分子材料像酶一樣有很強(qiáng)的催化作用, 稱為人工合成酶．酶是由氨基酸組成的蛋白質(zhì)高分子化合物, 它是生物體內(nèi)各種生物化學(xué)反應(yīng)的高效催化劑, 是性能最優(yōu)異的天然的高分子功能材料．現(xiàn)在, 各種人工合成酶已經(jīng)研制成功并逐步投入應(yīng)用, 其種類越來越多, 科學(xué)家根據(jù)酶的作用原理試圖模仿應(yīng)用於化學(xué)工業(yè)的催化劑, 在化學(xué)工業(yè)上進(jìn)行一場革命．它可以制作進(jìn)行化工生產(chǎn), 可以充分利用再生的生物資源, 以擺脫傳統(tǒng)的以石油系列為主要原料的合成工藝, 而且還可用酶的催化原理, 避開傳統(tǒng)的合成工藝中的高溫, 高壓的條件, 在各種物質(zhì)混合的狀態(tài)下, 有選擇地使特定物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng), 使反應(yīng)物能夠不加分離地連續(xù)反應(yīng)至生產(chǎn)出最終產(chǎn)物．這樣, 生物反應(yīng)器將會改變化工企業(yè)高塔林立的傳統(tǒng)面貌, 不僅能節(jié)約能源, 改善工作環(huán)境, 同進(jìn)還可以廣開化工資源, 消滅廢水、廢氣和廢料（又稱三廢）, 使建立無污染的理想化學(xué)工業(yè)成為可能．例如天門冬酰胺酶制成的中性樹脂的前景就非常光明．

　　高分子材料在醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)上的應(yīng)用已有很長的歷史, 但是依靠著高科技的進(jìn)步, 近期來這個領(lǐng)域的發(fā)展令人驚訝, 人工心臟瓣膜、人工肺、人工腎、人工血管、人造血液、人工皮膚、人工骨骼、人工關(guān)節(jié), 從研制迅速成功到不斷完善, 并且已付諸使用．高分子材料制作的手術(shù)器械、醫(yī)護(hù)用品已不計(jì)其數(shù)．

　　高分子材料生物化的最大特色就是控制人的健康和生命, 利用不帶藥劑性的高分子與其他藥劑合成的高分子藥劑, 可大大改善治療效果, 這一類藥劑人體易於吸收, 毒性和副作用小．如引起惡心、全身不適等不良反應(yīng)的抗癌藥, 把它們高分子化, 其效果就大大改善, 像抗癌藥芳庚酚酮和甲基丙烯酸結(jié)合為高分子, 其效果更佳．另一類高分子藥物, 本身就有很高的藥效, 如合成的聚乙烯吡咯烷酮, 就可以作為血漿的代用品．商品化的聚醚與聚氨酯合成的高分子藥物與血漿蛋白質(zhì)中的白蛋白的親和力特別高, 相處很融洽, 是一種解決人體血凝的醫(yī)用高分子材料．

　　縱觀上述, 高分子已經(jīng)成為21 世紀(jì)材料科學(xué)中強(qiáng)有力的支柱, 高分子材料的發(fā)展在21 世紀(jì)將會取得更大的成就

標(biāo)簽：粘合劑高分子建筑材料