高分子材料种类及用途范例(12篇)
高分子材料种类及用途范文篇1
由于中国市场进入了新的阶段，所以急需扩展商品用途及品种。过去随着市场的成长，中国成衣企业的销售不断增长，该公司腈纶的销售量也水涨船高，但随着市场的成熟以及生产成本的上升，中国成衣厂商今后更注重产品的高附加值化以及创造新的价值。在这样的情况下，该公司加强和用户的合作，十分重视与顾客共同创造新价值。加快开发能对顾客产品高附加值化作出贡献的商品，同时“和用户携手，创造新的市场切入点”。
不仅主力的内衣用途采取了这样的方针，还在运动服装以及户外服装等新的用途方面积极采取这样的方针。在除了腈纶短纤维，还大量使用棉、涤纶、人造丝等其他材料的针织面料服装以及梭织面料服装（衬衫、裤子等）领域，也积极介绍使用特化腈纶实现新的价值。
现在中国市场上的主力商品是远红外线保暖材料“色拉姆”、吸湿发热纤维“依克丝”、0.5dtex的极细腈纶“极衣”等，以知名内衣品牌为中心，被70余个品牌所选用。今年开始正式销售使用银离子的除菌纤维“银世界”新系列。在10月的intertextile秋冬面辅料展上，以“清新穿着”为理念，介绍具有保暖功能的“银色拉姆”、具有吸湿发热功能的“银依克丝”、超级细的“银极衣”等以“银”为主轴的秋冬季材料。
“银世界”是掺入银的除菌材料。通常的抗菌防臭材料能把细菌的增殖抑制在一定比例，而“银世界”则具有使细菌数量减少的除菌功能。银还被用来制造餐具，对人体十分安全。过去主要用作床垫相关材料，由于中国市场对于“干净”、“安心”、“安全”的需求升温，所以以“银”为突破口丰富商品种类，开展销售。
日本EXLAN工业公司的强项是开发以感性和功能性为基础的特化腈纶，在日本企业中也获得很高的评价。获得好评的原因之一是商品品种丰富，顾客能从大量的商品中挑选出最合适的特化材料。该公司凭借雄厚的研究开发体系实现了强大的产品阵容，从很久以前就开始实施差别化战略，积累的丰富的经验，并与东洋纺集团独创的功能性评价技术相结合。东洋纺集团在日本的研究所内建立了评测面料、缝制品功能性的评测体系，从而实现了不仅在纤维阶段，实际穿着服装时也能充分发挥功能性的面料开发能力。
还有一个重要原因是技术服务体系。很多差别化材料很难进行染色加工等处理，该公司建立了针对中国用户的技术服务体系，能让顾客放心使用差别化材料。与开拓新用途相配合，进一步加强服务体系。
高分子材料种类及用途范文篇2
关键词金属家具；涂层选择；涂料
中图分类号TQ633文献标识码A文章编号1673-9671-(2012)041-0170-01
1涂饰及其功能
涂饰系指将涂料涂布到清洁的即经过表面处理的被涂物面上，经干燥成膜的工艺过程。根据被涂饰件的主要用途，涂饰具有保护功能、装饰功能、标志功能和特殊功能等极为广泛的功能。
1.1保护功能
保护功能系指经过涂饰所达到的对被涂饰物实现的防水、防锈、防霉、防火等保护。在国民经济中每年约有20％的黑色金属因腐蚀而损失，涂漆是最方便、最可靠的防腐蚀措施之一。木质材料的涂饰使其实现防水是其主要功能。船舶可防污漆可以杀死附着于船底的贝类微生物。
1.2装饰功能
涂饰可以使物体表面具有色彩、光泽、模样、平滑性、立体感等，使人们对物体产生美的、舒适的感觉。
1.3标志功能
采用特殊颜色和图案对需要特殊提示的物品、区域进行显著性标志，起到提醒和警示的作用。
1.4特殊功能
现代化城市涂料的保护色彩起到隐蔽和伪装的作用。特殊军事设施利用涂饰起到利用色彩的隐蔽和使雷达失灵的隐蔽功能。石油化工运输管道采用防腐涂料可减少阻尼降低损耗，提高输送能力6％-10％，还可以防止管道对输送物料的污染。
2金属家具金属件及其涂料
用以对金属件进行涂饰的涂料种类很多，以实现各种功能。所谓涂料，是一种有机高分子胶体的混合物溶液或粉末，涂布在物体表面上形成一层附着坚固的连续涂膜。由于过去的涂料以油料为主，故一直称它为“油漆”。
2.1涂料的分类
对于涂料的分类标准，现在有很多种分类方法，主要有：
1）按漆基中主要成膜物质天然或合成树脂为基础分类，目前分为18大类，主要有油脂、天然树脂、酚醛树脂、沥青等。
2）按干燥方法分：常温干燥涂料、高温干燥涂料、放射线硬化涂料、紫外线硬化涂料。
3）按用途分：耐热涂料、发光涂料、导电涂料、底漆、油灰、罩漆。
4）按涂覆方法分：喷雾涂层用涂料、辊涂用涂料、浸涂用涂料、刷涂用涂料、液流涂用涂料、粉末涂层用涂料、电沉积用涂料。
2.2金属家具表面常用的涂层方法
1）纯金属及其合金部件。常用的金属家具的纯金属及其合金不见大体上有锌及其合金，铝及其合金，镍及其合金，主要是镍铬合金。碳钢及低合金钢，常用的是T8钢作为喷涂材料，T8钢具有熔点低，收缩率低，含碳量较高等特点。不锈钢，常用铬不锈钢和铬镍不锈钢。
2）自熔合金。自熔合金是指在镍基、钴基和铁基合金中加入一定量的硼和硅合金元素所形成的合金。这类合金具有熔点低，流动性好；在熔融过程中依靠合金中的元素能自行脱氧造渣，使合金得到保护；此外，合金凝固后，在固溶体中能形成高硬度的弥散强化相，以提高合金的强度和硬度。此类材料一般制成粉末进行喷涂。
3）陶瓷材料。陶瓷通常是指金属氧化物、碳化物、硼化物、硅化物和氮化物等。这类材料具有熔点高、硬度高、性能脆等特点。目前应用较多的是氧化物和碳化物。
4）塑料粉末喷涂材料。在金属和非金属表面喷涂塑料涂层，便获得美观、耐蚀的性能。应用广泛的热固性塑料是环氧树脂。将粉末树脂和粉末固化剂充分混合均匀后，喷涂在工件上，在130℃－170℃的温度下，保温30分钟，促进聚合，使其完全固化。常用的还有聚四氟乙烯粉末，具有较好的耐蚀、绝缘、性。尼龙，其软化温度为180℃，在230℃时，它的性能可保持稳定。
5）复合材料。常用的复合材料有镍－铝复合粉末，硬质耐磨复合粉末如Co/WC、Ni/WC等，减磨粉末如石墨、二氧化硫等。
3金属家具涂料选择应注意的问题
金属家具表层的涂料的作业要求把涂料涂覆在被保护的金属表面上，以获得牢固、性能良好的涂膜，需正确选用涂料并按规定的技术要求，采用适合的施工方法和设备。这其中必须注意以下几个问题。
3.1要注意被涂物材料及用途
1）被涂材料不同，涂饰材料不同。如涂饰钢铁表面可选用环氧铁红防锈漆，而涂装铝及铝合金表面应选用锌铬黄防锈漆。
2）同一种材料，用途不同，对涂料的性能要求也不同。如同是涂装钢铁材料，造船工业、冶金工业、机械工业及钢家具行业对涂料的要求也不同。具体到某一行业，对涂料性能要求也不完全相同，如造船行业，船底和船身的要求就不尽相同，船底要求耐海水和防污染性能较高，船体吃水浅应耐海浪冲击和耐干湿交替。钢家具行业也是如此，对不同的钢家具结构，部位的涂料要求也不相同。
3.2要注意涂料的配套使用
不同品种的涂料，其性能往往互不适应，因此，底层和面层涂料必须正确配套，方可充分发挥涂料的作用。如过氯乙烯对金属表面附着力不佳，这就要求与附着力良好的乙烯磷化底漆和铁红醇酸底漆配套使用。
3.3注意施工环境的具体情况
选择涂料时还要考虑施工时环境如温度、湿度是否允许。很多的时候如果温度以及湿度不允许的情况下，所使用的涂层不仅不会保护家具表面，而且会破坏家具的表面，造成损失。
3.4要注意涂层外观要求
在进行高级装饰性涂层要求涂层外观漂亮、清晰、光亮如镜、色泽鲜艳、涂层物无肉眼能见缺陷，如高、中级轿车车身、钢琴、各种仪器仪表、家用电器、高级家具等，均属于一级涂层。二级涂层则其装饰性，平滑度较一级涂层稍差，但外观仍漂亮，色泽鲜艳，如自行车、机床、火车车厢等。除此之外还有三
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级、四级涂层及特种保护涂层等可供选择。
3.5要注意涂饰方法的选择
现阶段的喷涂方法，有刷涂、喷涂、辊涂、淋涂、浸涂等十几种。有些涂料仅适合于一、两种涂装方法，因此在选择涂料时应要兼顾该涂料对涂饰方法的适应性及批量。
参考文献
[1]刘江龙,涂层技术―优化材料的性能[J].国际学术动态,1997.
高分子材料种类及用途范文篇3
随着适用性研究和开发的进展，人们可以发现许多经济上可行的方案来满足整个地球的需求。该"设想"确定了方向和相应的规划，采取措施建立利用植物系统中能源和碳源的可再生资源基础。面临的挑战是严重的，但机遇也是难以衡量的。人类可以适应变化，但必须接受所面临的挑战。序言中从两方面进一步阐明“设想”提出的背景：
1、界定植物/农作物基资源
植物/农作物基(有时用生物基bio-based)资源是指来自于一定范围的植物系统，主要是农作物、林产品和食品、饲料和纤维工业加工过程中的副产物。它们可以通过一年生的作物和树种，多年生植物和短期轮作树种等途径在一个较短的时间内再生。石油化学品原本也是以植物为基础，其基本分子为烃类。植物/农作物基可再生资源当前所用的大量基本分子是碳水化合物、木质素和植物油。也有一些量少高值的分子是来自二级植物新陈代谢。另一个主要区别是烃类及其提取系统已经开发并加工处理其所需要的原料型产品，而植物基可再生资源在某些程度上虽然也被认定，但某种植物会含有某种资源，加工后会留下什么，尚未完全搞清。
最近生物技术进展可以改变植物成分和酶提取系统，这就为现在需要的化学产品和新型中间人体及产品制造提供了新的经济机遇。据统计，美国的森林、耕地、牧场等面积约22.46亿英亩(1英亩=0.405公顷，下同)，其中主要农作物的种植面积有4.24亿英亩，可以生产大量植物/农作物基资源。过去50年，这类资源的重点主要是面向食物、饲料和纤维生产。
2、烃类经济
20世纪后期，世界经济发展很快，生产增长率有很大提高，尤其是各发达国家，一些发展中国家也不断增长。成功的增长和发展过程中起主要作用的是烃类经济。自20年代以来，矿物化石燃料的采取和利用提供了人们当前所享受的经济效益和生活水准。许多国家都依靠这种资源来满足能源和原材料的需要。
在过去50年中，大量的研究开发在能源生产和基础产品制造方面创造了许多可以大量增值的工艺过程。市场经济明显地受人们提高生活水准的意愿所驱动，以创造各种产品。生物基资源的(主要是用植物基)用量很小。据统计，在能源方面少于1%，在原材料方面亦低于5%。美国1996年玉米、黄豆和小米等生产用作食品和饲料量约为6900亿磅(1磅=0.4536公斤，下同)。由此从经济角度看还不能赶上工业原料，而以烃类为基础的经济却繁荣昌盛。
烃类虽然将继续起到非常有效的经济发展平台作用，但是在其未来应用中却有若干问题有待解决。首先是对石油化学产品的应用环境问题日益受到关注，随着又产生了许多相关的问题。化石燃料是一类正在减少的原料资源。应用植物/农作物基资源作为一种补充，由于它们是可再生的，所以为经济有序地向可持续发展转变创造了机会。
通过对能源状态的审视就可看到可再生资源作为一种补充的必要性。烃类资源有限，许多专家提出世界可采和探明储量，如按现在消费水平计算只能提供50-100年，此处的一个重要假设是“现在消费水平”是保持不变，但是从全世界人口增长和生活水准变化来考虑，此假设是不合理的。当前世界上按人口平均的能源消费水平差距很大，详见表1，许多发展中国家都将增加能源消费。未来的能源供应问题是多方面的，因为发展中国家人口众多。例如，中国按人口平均能源消费相当于美国水平的1/3，其需要增加的能量数量约相当于美国现在全年能源使用总量。
表1当前按人口平均能源消费水平kwh/人美国法国日本巴西泰国中国
122007500700015001200900
一些有效利用烃类的开发将有助于需要增长问题的解决，但是对烃类找到补充资源是完全必要的，只有如此才能保持可持续发展的工业基础。
新技术开发和应用需要时间。石油化学工业本身的发展就是一个事例。1920年烃类原材料经济并不像今天这样具有吸引力，过了50年，开始适应化石燃料状况的工艺。因此，要使植物/农作物基系统达到同样现代化水平也需要时间。
当前正是开展大量研究开发工作、利用各种可再生资源和各种新工艺、并开始在各种可供选择的途径中提出选择标准的时候。现在进行研究并不意味系统要立即改变，但是，烃类经济的经济学未来将出现问题：要支付高额环境费用，或是由于原料缺少而价格上扬。
投资适用性研究可以在未来能源和原材料间进行相关的比较，提供非常需要的选择。在中期至长期，选择植物/农作物基可再生资源可能是要兼顾环境方面容许和经济方面具有吸引力。而在近期，研究和开发可能只在一些领域内进行，使植物/农作物可再生资源能开始进入基本化学原料市场，从而扩大资源基础，延长有价值的化石燃料储备的应用寿命。
在上述背景环境下，通过研究讨论，提出了2022年开发利用植物/农作物可再生资源的设想的目标；“设想”是要通过植物/农作物基可再生资源的开发来提供经济继续发展、生活的健康标准和强大的国家安全。植物/农作物基可再生资源可以改变当前对日益减少的非再生资源的依赖。
本“设想”的内涵重点是建立新的观念，即植物基资源是越来越重要的工业原料资源。非再生资源可能因经济和环境因素逐步被植物基再生资源所取代，“设想”反对等到危机发生时现开始启动替代。
展望2022年，化石燃料可能仍将占90%，增加植物基可再生资源并不是可有可无的，它对满足未来的需求非常迫切。当然，需要有效地加工和利用这些植物衍生原料。其新途径的研究从现在就要开始，为经济发展有足够的时间，保证解决环境而进行良好的合作。
要取得有成效的进展，应当确定以下的方向性目标：
1、2022年化学基础产品中至少有10%来自植物的可再生资源原料，到2050年提高到50%。
2、建立植物基(农作物，林产，加工业)系统，用有效的转化加工工艺生产可再生原料，为2022年选中的产品提供经济合理、对环境瓜敏感的制造平台。用此生产链来示范一个综合的植物/农作物基原料系统的经济合理性和潜在效益，显示工业应用机遇的新领域，为2022年以后国内和出口的需求做出贡献。
3、在工业投资者、植物商、生产者、学术界和各级政府之间建立合作伙伴关系，开发从小范围到大规模的工业应用，重新激活农村经济，改进增值加工和制造链的集成，消除食品、饲料和纤维加工业与基础材料制造业之间的差别。
“设想”中提出，科研与开发方面要制定有详细目的和要求的相应计划，支持上述方向性目标的实现，从而也可取得投资的优势。
植物/农作物基资源利用现状和前景
一、现状
烃类提供人类能源和衣着。塑料、油料、油漆、染料、药品等基础原料，已经成为现代生活的主要依靠。1970-1990年间石油基的塑料增加了4倍，已经逐步代替了玻璃、金属甚至纸张。植物/农作物基资源目前尚未有效利用，主要是因为可用性差、质量不高、供应不稳或是价格高。要推动和提高植物/农作物可再生资源应用的兴趣，需要从以下几个方面来分析。
1、实用性
尽管消费总量不高，但是植物基原料当前在化学品方面应用面很广，如用于油漆、粘合剂及剂等。黄豆是植物袖的传统原料，随着基因工程进展，可以生产满足特殊剂市场需要的专门油。最近，可用黄豆衍生物制造油墨，在乙醇、山梨醇、纤维素、拧槽酸、天然橡胶、多数氨基酸以及各种蛋白质等化学品生产中，植物基资源是主要原料，详见表2。
表2、美国植物基资源用量万t/a类别用量用途
木材8090纸，纸板，木质素纤维复合材料
工业淀粉300粘合剂，聚合物，树脂
植物油100表面活性剂，油墨，油漆，树脂
天然橡胶100轮胎，家用品
木材提取物90油料，胶
纤维素50纺织纤维，聚合物
木质素20粘合剂，丹宁，vanillin
在多数情况下，应用的植物基材料主要是原始状态分子。如木质素纤维、植物油和橡胶等复杂分子的应用也只有有限的改性。这就与石油化学工业构成明显的反差，石油化工则是用化学方法按需要将烃类裂解成几种简单分子，如甲烷、丙烯等。用这些基础原料进行化学合成，制造所需要的复杂的分子。
在少数情况下，植物/农作物原料进行裂解成为不同的基础分子，例如高果糖的玉米生产糖浆和玉米淀粉发酵生产燃料乙醇。1996年美国用211亿磅(1磅=0.4536公斤，下同)玉米采用新型酶发酵方法生产9亿加仑(1加仑=4.546l,下同)乙醇，从而加工为90亿加仑混合汽油。从许多实例看，植物基原料有一定实用性，虽还未生产像药物那样的高度专业化的分子，但却包括了大量生产的中间体及产品。
2、供应及质量
植物系统地区分布广，由于土壤和气候条件不同，导致供应和质量的差异。森林和农业系统的发展已经缩小了天然野生植物的供应差异。
生物质的总产量虽然很大，但是由于没有经济的转化技术而使其应用受限制。一些新进展如快速裂解提供了从中获得低分子量产品的机会，如果能在分离技术上进一步创新，就可以推动此应用。生物质资源可以来自快速增长木材、田边作物以及其他专门培植的植物物种。另一潜在的生物质资源是当前为食用和饲料种植的农作物，如玉米、黄豆、小麦和高梁等。一般情况下这些作物只应用其产量的一半。此4种作物估计每英亩(1英亩=0.405公顷,下同)约有2600磅(以干物质计,下同)遗留在田地中，总计约有5200亿磅。一部分留在耕地以改良土壤结构，但大部分运出去，作为原料应用。因此要求有适当的、成本低的储运系统和加工技术。
供应方面的主要问题是对原始生产的管理。当前，树木可作木材和纸浆，种植农作物只是为食品、饲料和纤维加工，没有在综合利用上进行优化。对植物/农作物投入的成本评价基础是未经优化的植物生产系统，因此经济性不佳。一些边际土地的利用可以扩大植物基可再生资源原料基地。但是从经济上比较，其很难达到经济可行目标。在估算其经济回报时，要考虑化肥、农药等化学品的使用费用。要增加可再生资源来源，除了要提高边际土地利用率外，主要应是如何对良田建立优化种植生产系统。
当前低投入、低产出的植物生产对农民难以盈利，并不利于农村发展，也不能为加工业提供低价原料。但是在产出方面，数量和质量相差甚大，从此系统得到的产品必然价格较高，严重地限制了经济上的可行性。而且，由于低产出生产就需要更多的土地，其对环境的单位影响常常大于更为强化、密集的系统。因此要优化生产系统，同时改善边际土地的利用。此外利用生产率高的土地作为植物/农作物可再生资源的原料基地，这也有利于解决数量和质量上的波动变化。
农村根据市场需求规划种植计划，如根据乙醇市场还是植物油供需情况，做出种玉米还是种黄豆的选择，其次则要进行第2轮对品种的选择，作乙醇则要种高淀粉含量的玉米品种，如要种饲料，则种含高油量玉米更佳。这些选择都对产出经济效益有很大影响。面对“设想”需要扩大食品或饲料、饲料或原料、油料或淀粉、纤维或糖、药品或聚合物等等选择范围。要根据供应或需求来决策，就需要进一步仔细研究有关课题。
3、植物/农作物基原料成本
利用植物/农作物基可再生资源主要是成本问题，它与烃类相比是不经济的。工业生产要求大量的便宜原料。植物原料价格便宜，如果能开发适当的系统将极具竞争能力。利用植物/农作物基原料生产化学品的成本比较，详见表3。
表3、植物/农作物基化学品生产成本类别生产量万吨通常方法美元/1b植物衍生美元/1b植物衍生占总产量%
糠醛300.750.7897.0
粘合剂5001.651.4040.0
脂肪酸2500.460.3340.0
表面活性剂3500.450.4535.0
醋酸2300.330.3517.5
增塑剂801.502.5015.0
炭黑1500.500.4512.0
洗涤剂12601.101.7511.0
颜料15502.005.806.0
染料45012.0021.006.0
墙涂料7800.501.203.5
油墨3502.002.503.5
专用涂料2400.801.752.0
塑料30000.502.001.8
实际上,在制造业中选用不同的化学加工工艺对其成本影响很大。
植物/农作物基可再生资源不是一种替代性资源,而是为工业原料提供的补充资源。成本问题并非只限于原料,而且与加工过程有关，因此要进一步开发新的化学和生物加工工艺，才能扩大植物基可再生资源应用范围，使之成为经济可行系统。
二、前景
由于植物/农作物基可再生资源的来源不同，每种来源的原料又可以利用不同的加工工艺，构成了一种多维的发展前景。本“设想”运用矩阵分析方法进行探讨。不同投人的植物原料，可以运用不同的加工系统，并取得各种不同的开发效果。
1、废料和副产物利用
从当前看，利用机会多，但需要有新的加工技术才能使其成为更重要的资源。
(1)现代化学
森林工业已经将副产物利用发展成为一个较大的行业，如纸浆副产液转化为磺酸木质素表面活性剂ch3soch3以及用树皮制丹宁。农作物的磨榨工业开发了许多应用副产物进行加工的工艺，如从燕麦制糠醒、淀粉粘合剂、专用棉籽油、从湿磨料生产拧蒙酸盐和氨基酸等。但是，许多食品加工业，如蔬菜和水果却没有开发相应的副产利用加工工艺，经常将副产淀粉和糖排放入周围环境。副产物的利用具有许多发展机遇，提取及销售其所含的有效成分是降低主产物成本的手段，而且从战略上看是扩大利用植物基资源。
(2)改进化学
木本植物和有些农作物加工中有较高的木质纤维素含量和一些碳水化合物，如烃类工业一样，可以将复杂分子转变为较小分子技术。便宜的植物衍生发酵制糖的开发已在进行。用金属有机物化学将碳水化合物转变为增值化学品是扩大利用植物基原料的又一技术途径。改进化学方法具有潜力，可以使植物衍生的废料加工利用提高经济回报率。
(3)生物加工
在比较复杂的料浆中用微生物发酵法生产某种分子，再将其分离出来成为需要的产物。生物转化是应用微生物、细胞或不含细胞的酶系统的一步法工艺，它提供了改进废物料和副产物利用机会，随着分离技术的提高，生物加工工艺可以获得更为广泛的应用。
(4)新分子
在此方面似乎不太重要，从废料中生产新分子不是一条最佳途径。
2、现有农作物
从近期看扩大应用具有最佳机会。
(1)现代化学
从化学工业整体看，并没有|认为植物衍生材料具有较高的经济价值，但是具体|问题要具体分析。石油化工利用烃类而不用碳水化合物和其他生物基分子。
(2)改进化学
如果植物衍生原料是结构型的生物质，含有木质素和纤维素等成分，其具有一定优势。一些新技术，如综合燃烧或金属有机化学等都能提供更好地利用此类资源的机会。除林产资源外，约有5200亿磅的生物质资源目前尚未加以利用。改变加工工艺路线可以提高利用现有资源的效益。新的工艺开发可以提供利用糖和淀粉的机会。植物淀粉有不同来源，如水稻、土豆、玉米和小麦，它们的性质、用途都不同，因此需要改进其化学方法，发挥其潜能。新化学工艺与生物加工及先进的分离技术综合起来可产生很大效益。
(3)生物加工工艺
植物作为生物加工原料量大而多样，从结构型生物质到一些专门的植物组分，在生物加工方面潜在优势很大：用酶转换玉米衍生的葡萄糖生产高果糖的玉米糖浆。最近从玉米葡萄糖经过发酵制琥珀酸也取得成功。琥珀酸盐可以用作制一些化学产品如丁二醇、四氢呋喃，这些中间体又可进一步加工制成许多种产品。当前，用10亿磅这种原料可得到价值13亿美元产品，现在正在中试。多种学科进行合作就可取得良好的效果，这是短期内取得成效的一种良好运行模式。
(4)新分子
植物原料的投入固定，利用基因改性所用微生物或是专用酶，可产生新分子。此工作目前只在很小的市场中进行。当市场对具有特殊性能的新产品需求增加，投入产出可能会促使其发展，技术和经济的综合研究要沿着产品开发链进行，从界定所需要的产品——需要的特性——分子结构——中间体——酶技术——蛋白质/基因工程——投入植物的最佳原料——生产优化等。
3、新鲜农作物
此项作为中期发展机遇。
(l)现代化学
因为化学工业一般不认为农作物的利用能获得较高的经济价值，因此新鲜农作物并无吸引力。过去曾认为可以降低成本，但是实际上的技术限制否定了其经济性。
(2)改进化学
从投入产出看，存在类似问题，如果改进的化学工艺需要专门的农作物，-新鲜农作物可能会有优势。另一优势是在物流方面。按照改进工艺实施和运作规模，所需原料只能就近供应新鲜农作物。因此改进工艺应当与供应系统平行进行才能互相支持共同发展。植物作为原料补充资源时，困难在于许多烃类加工装置不位于农作物和森林种植地区，而植物基原料运输费用很高。
(3)生物加工工艺
与改性化学类似,区别在于如何将原料加工成中间体和最终产品。在技术上要考虑农作物品种的适用性，一种生物工艺可以对多种品种进行加工。优化工艺是影响运作经济很重要的因素。
4、改性基因类植物
这是中长期发展机遇，其可提供的成效目前尚难以想像，今后是否出现碳水化合物经济，或是其他经济，这要看建立在生物工程基础上的新工业平台所能发挥的作用。
(1)现代化学
基因改性植物基原料可能成为现有的烃类加工系统原料。但是，改性植物分子在烃类系统中降解所花代价太高。因此投入技术要能跨越加工技术，或者是较复杂的分子能直接得到并进入制造链，再有是新工艺路线能高效地应用此改性原料。当然这些变革都要从经济和环境两方面来评价其效益。
(2)改性化学
对优化植物/农作物基原料投入和加工有好处，应当进行此方面研究。至于何时见效则要根据基因技术进展及其达到工业化时间来确定。
(3)生物加工工艺
微生物或酶进行基因改变达到强化工艺过程目的。生物工程具有长期潜力，在原料投入和生物技术本身之间创优，有时所需要的可作基础原料的分子可以部分在植物原料内进行合成，用生物转化或高度专门化的生物/化学工艺进行分离。为了继续应用化石燃料生产专门产品，需要进行研究开发，使有限资源能取得最大的价值。
(4)新分子
过去20年中，塑料已成为最大的工业部门，在日常生活中代替了玻璃、陶瓷、木材和金属。市场将会根据消费者的意愿和需求发生变化。材料科学将继续发展，市场销售者将继续设计新的消费品，塑料的未来变化难以预料。能作为新工业发展平台基础的新分子将会很多，物理与化学科学与生物工程材料结合将产生新的领域。植物基可再生资源将是未来的主要资源。新陈代谢工程是将丰富资源制造成所需基础原料的渠道，支持社会基础设施。开发和拓宽其可能性，需要先进的技术，这将是未来新领域。
生物技术的潜在影响及实施“设想”的工作途径
生物技术的潜在影响
对一个新的技术领域进行评价，可以从如下几个方面来分析：近来变化的速度和引入的速度、量度及其带来利益的水平及公共公司投资、评价专利活动和有关协会的活动、观察开发进程、审视所取得的成功进展。
90年代初期，许多人对生物技术将对农作物带来很大变化是持怀疑态度的。到1996年，转基因作物在产业化方面取得成功，明确地澄清了这个问题。这些早期的成效是关于新的作物保护途径，对保护植物生产免受病虫害起了重要作用，对进一步了解和掌握如何改进植物组分也很重要。
由于管理方面的需要，转基因大田试验记录由美国动物和植物健康监测服务中心保存。从记录中可以看到一些行之有效的转基因改变植物组分的工作正在进行之中，试验范围也在不断扩大，一些主要的公司如杜邦、孟山都和pioneerhi-bred等都在进行。
为了改变植物组分以提高营养价值，改善加工性能，或是为了某些工业和制药的应用，一些转基因改性品种已经进行了评价，包括碳水化合物的变革、油和脂肪酸改性、提高氨基酸水平、蛋白质形态操作(typemonipulation)、纤维特性改性、产生抗体、工业酶生产、二级化合物操作(甾醇，earotenoids等)、新型聚合物生产。
转基因技术发展非常迅速，为植物基材料扩大应用开辟了新的途径，使其可以为工业生产提供分子基础原料和更为复杂的分子原料。用植物基原料主产聚合物，制造塑料就是一个成功事例。从a1-coligenenentrophus细菌的3种基因已经能转入植物的1ipid合成中，可以得到polyhydroxybutyrate(聚羟基丁酸酯)，浓度可达14%。这种生物可降解的热塑性塑料正在进一步开发，使之可以从黄豆、棉花和油菜籽制备。
在过去50年内，通常用的植物培植产率已经提高了3倍，根据农作物满足食物、饲料和纤维不同用途，选择不同的方法得到具有不同特性的产物。高级植物种植要用基因图谱和转基因技术，进一步提高食物和饲料生产需要供应的植物基原料。
生物技术对植物基原料已经产生革命性的影响。但是，用生物技术来改变植物，使之适合烃类经济需要，并不是一条最佳途径。这就需要进一步弄清什么是工业链需要的因素，而这些因素又是能在未来转基因植物基可再生资源中具有最大的优势。
实施“设想”的工作途径
要成功实施美国可再生资源开发利用的战略设想(以下简称“设想”)中所提出的大纲，需要将研究、开发、工业过程工程以及对未来的市场了解等项工作有效地集成起来。适应“设想”的多学科计划以及各个项目的协作都要求有一共同的目标，向前沿技术迈进。应用改进的化学工艺加工现有的农作物，包括集成运用生物工艺，可以纳入短期计划之内，从当前到今后10年可以着手实施。这是研究中的一个热点。另一个热点是观念上的飞跃，超越当前的烃类化学，结合基因改性植物，运用新的工艺，这可以纳人中长期计划中，在10到20年甚至更长时期内实施并产生影响。上述两个热点都是当前在研究中进行投资，在不同期限内可以取得回报。
如果在这些领域内取得成功，在工业应用上就可以有了一个可行的坚实科学基础。新鲜作物应用开发将被看作是一个降低这些系统成本的一种机制，或是改善供应状况(数量和质量)，满足工业发展需要。
当审视植物基可再生资源的前景时，可以看到供应链本身包含着许多重大课题。不同物种发展有各自的地理优势，可以形成专门原料的加工中心，包括进入国内和国外两个市场。对转基因作物的鉴别保护机制仍在变化，植物基可再生资源上的这些系统都需要进一步研究。
本“设想”并非要给各种问题以答案，而是指出未来潜在的可能，在各方面采取一定的步骤就可以使其实现。下一阶段就要进行各方的协调工作，使多方面的投资者能有一个投入的基础，针对“设想”提出的目标进行开发工作。该规划要订出各项目计划，通过研究和开发来支持“设想”中提出的方向性指标。各计划项目要符合下列一个或几个方面的要求。
优化生物质和农作物基原料生产，达到计划应用要求状况。
为植物基原料的供应链提出装置、地点、贮运和分销措施，包括加强农村经济的机制。
加速发展基于改性化学和生物工艺的新工艺，同时考虑利用植物/农作物基可再生资源原料。
对多类投资者支持的项目，对上述三个方面中一个或一个以上将产生影响的项目，或是多学科项目等将给以优先和优惠待遇。投资项目选择标准应考虑时间要求和潜在影响的大小来确定。
植物/农作物基可再生资源对工业基础原产的需求增长是一个战略性措施，也是使美国在21世纪继续保持领先地位的战略性选择。开发基础资源具有经济、环境和社会方面的好处。机遇是明确的，考虑未来的设想是需要的，要联合投资者对新途径进行投资，才能创造一个安全的未来。
“设想”文本中不止一处引用达尔文的名言“能够幸存下来的物种，不是最强的，也不是最聪明的，而是能适应变化的”。
2022年可再生资源应用将增加五倍
《植物/农作物基可再生资源2022年设想实施的技术指南》(以下简称“技术指南”)，是《植物/农作物基可再生资源2022年设想》(以下简称“设想”)的补充，提出的目的是：支持“设想”方向，确定发展中的主要障碍和问题，确定优先的研究领域。
要达到上述目的需要进行协调观念开发，收集专家证明，组织多学科研讨会、听证会，优势排队试验和团队行动计划等多项工作。在“技术指南”编制过程中吸收了各方面人士的意见，参加研讨的共有66名有关部门不同行业的专家。专家们就全球性问题提出“设想”，针对“设想”结合现实状况提出存在的主要障碍与问题，再确定研究与开发领域，从而找出优先研究开发的课题。这些课题所属领域都是能为利用可再生资源实现可持续发展起最大杠杆作用的研究领域。通过参加“技术指南”研究和编制的专家的专业情况反映出在化工制造中应用生物基原料需要涉及多门学科。但是有3个产业是中心，即化学、生物和农业，每个产业都涉及几门不同的学科，如农业，林业和石油化学。
1、农业和林业
农业：是一个广泛的概念，包括谷物生产、林地和牧场等。这些土地上生产的农产品和林产品一起构成生物基材料，它们通过太阳能，大气中的co2和土壤中养分进行原始生产而成为可再生资源。美国拥有大量优良土地，丰富的自然水资源和先进的技术基础，通过资源保护和利用，每年可产生可再生资源的巨大财富。林业：在美国有超过6.5亿英亩（1英亩=4046.24平方米）的森林，从业人口140万，每年生产价值2000亿美元产品。过去10年内，纸张部门的增长比木材业快。木材和纸产品回收循环利用率高，每年有约4000万t纸再生利用。美国的林业已经制定出2022年发展设想以及相应的研究计划。该设想呼吁进行研究，用先进的生物和遥感技术以及树木生理学和土壤科学等理论。
农业和林业通过应用基因学技术和转基因植物等新手段将会出现大的跃进。在不久的将来，可生产出大数量和高质量的作物。除了饲料和食品，还可以为工业部门提供原材料。而且还可以引入某些酶标记基因，可能会在植物体内制造完全新型的聚合物，并可大量生产，成为经济的消费用品。
美国将技术进展应用于植物和农作物的调整，使其在农业、林业和制造业中保持可持续发展的领先地位起着主要作用。国家的未来明显地要依靠近期开发可再生资源基础的研究来支持。
2、石油化工业
化学、工程学、物理学和地理学等几门学科在石油化学工业中的应用，对人们生活产生的影响是50年前难以想像的。石油化学工业成功地创造了众多产品，从高性能的喷气发动机燃料到基础化学品以及许多聚合物，如聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯和聚碳酸酯等。
石油化学工业：是资本密集型工业，已经建立了可观的基础设施来处理和加工化石燃料。美国每天要用1390万桶烃类原料，多数是作为燃料型产品，用于化工及其他工业基础原料生产，每天约为260万桶油短类原料。
近年来，工业化学品和塑料生产都有巨大的增长。塑料工业从业人员120万人，有20000套生产加工装置，过去在研究开发上花费以10亿美元数计的投资，才获得了今日成就。如果塑料制品的原料没有可再生资源，迟早有一天会变得十分昂贵。一方面，是否还有上万亿桶的石油开采量，原油价格能否在每桶10美元以内。世界原油生产已经变化迅速，而且有许多不定因素。另一方面，化石燃料资源是有限的，这是无可争议的事实。重要的是考虑当供应呈峰值时未来价格的敏感度，而不是去争论何时是油将用尽的理论时间。最近由于几处新资源的发现及应用，在20年内原油产量可能会有所增加。但是，必须注意美国一直是原油进口国，50%原油靠进口。如果原油进口一旦停止，北美可采用的化石燃料资源储量按目前消费水平只能维持约14年。如果保持目前进口水平而不增加，也只能使用28年。当然，将会有新的改进的抽提技术，例如水平钻探和核磁共振钻孔等，但是要在近年取得成效，希望是不大的。
用可再生资源补充石油化学品，要从现在开始，由少量到大量逐步进行，有关研究工作要立即开始。不考虑化石原料供应衰退时间表的争论，由于人口增长以及一些新兴国家人们生活水平提高，需求将继续增长。在可再生资源取代化石燃料之前，它将作为一种补充资源。因此，无论如何在美国开发可再生资源作为工业原料都是十分重要的。
“设想”中提出的指标是“2022年基础化学品至少有10%来自植物衍生可再生资源，随着发展观念到位，2050年要提高到50%”。要注意无论是美国还是全世界总消费量的增加是很快的，因为即使2022年的10%目标是按当时的生产总量计算，也比当前消费水平要提高4—5倍，绝对的增加更大。如果2022年消费水平本身提高1倍，可再生资源的绝对指标也要翻番。
换言之，不能期望可再生资源在不变的需求环境下能完全取代烃类资源，而只有当消费产品需求增加，可再生资源可以能满足此增加需求中的一部分。在2040年时间框架中，指标可以是：可再生资源应用使化石燃料能稳定地维持现在的消费水平。按此指标可以形成以下的观念：
由于不是一个竞争替代战略，可再生资源并不与非再生资源直接竞争。
需要用可再生资源和非再生资源两种资源来满足未来20年的需要。30年以后，可能要更多依靠可再生资源，因为那时的化石燃料将会很贵而且有限。满足近期指标的支持和研究完全与长期目标保持一致，这些方向性指标，非常清楚地表明面临的挑战是巨大的，需要从现在就采取行动，应当开始建立通向扩大利用可再生资源的道路。除了建立可操作的可再生资源基础指标外，其他一些相关的指标也是很重要的，包括：
建立系统，通过加强经济可靠性的基础设施支持，将供应、制造和分销等活动集成起来。
通过功能基因学来提高对植物新陈代谢的理解，优化对专门的增值加工工艺的设计和应用，除应用现有的组分外，要开拓新型聚合物生产和应用。要保证开发的新工艺过程的效率高于95%，同时应用伴生工艺，应用所有副产物，消除废料，保证新的平台能在特殊的环境条件下坚持目标方向对确定目标与研究指标要反复交叉检验，使其能坚持可再生燃料/能源需要的目标。
在生产和分销中要开发保持稳定供应的途径，在年生产一定范围基础上控制一些因素，如价格、数量、性能、地区分布、质量等。同时要制定提出这些因素的标准。
建立进一步合作伙伴关系，改进综合集成，通过加强农村发展来支持取得成功。
“设想”的目标要实现，主要要使本“技术指南”中所列出的目的大纲都能达到。基因改性植物生产专门的代谢产品和开发补充性的化学改性产品取得成效就可以达到2022年可再生资源应用增加5倍的目标。这些进展也将为2022年以后的进一步发展奠定基础。
可再生资源应用技术和市场的障碍及问题
将可再生资源制成消费产品的整个系统中有许多障碍和问题，其中关键和问题是：
植物科学方面：基因学、酶、新陈代谢和组分。
生产方面：单位成本、收率、持续性、基础设计、植物设计。
加工方面：经济学、分离、转化、生物催化、基础设施。
应用方面(由技术和材料驱动的问题)：经济学、功能性、性能、新用途。
应用方面(由市场和需求驱动的问题)：价格性能比、性能、知觉、市场开发。
现将上述关键和问题择要分别介绍于下。
一、关于应用方面（材料驱动问题）
1、经济学
单位成本是当前植物衍生材料使用的主要障碍，也是经常引起争论的一个问题，问题的核心是竞争性成本状态。在多数情况下，应用植物基原料的成本都比较高，难以与以烃类原料为基础的加工工艺竞争。但是，成本竞争情况有几个非常复杂的因素互相影响，诸如产品价值、材料成本、产量、需要加工程度以及所用基础原料的性能等。因此如果未来的战略只考虑降低本是不会成功的。最重要的经济推动因素不是成本本身，而是制得的产品和制造费用的差价(即增值)。
产品价格是诸多因素的函数，诸如产品利用、性能、消费者喜好和需求等，而制造成本则受原材料价格、供应的持续性、加工、废料处理费用和投资等诸因素影响，要符合当前的具有竞争性的通用化学品工业的低成本需要。但是，从长远考虑，只进行成本比较是有问题的，因为未来的化石燃料的成本是难以预测的。
在当前情况下，用烃类原料生产消费型产品的加工效率是很高的。但这并非是化石原料本身具备的特点。因为石油化工已经研究了100年，有了3代科学家，政府投入了大量资源才使之达到今日的水平。与之相比，植物基材料应用尚处于较低的水平，开拓植物基原料应用来适应已臻成熟的烃类加工需要并不是一条唯一的道路，目前应用数量还是很少的。另一条路线是通过弄清植物衍生材料性能进行技术开发，用基因改性植物，使之能提供含有需要功能的组分。
2、功能性
改变植物中的不同组分含量的目的是提高其功能性。在石油化工中先进行原料裂解降级成为简单的分子，随后用它们再行合成为较复杂的分子和聚合物。植物中已经含有不同形态的聚合物，可以在许多产品中应用。但是，在现在加工系统中尚无大量应用。用量有限的原因有几个方面，其中主要的是由于缺乏对其功能性的理解，而只注意其成本。最近，已经由植物衍生的蛋白质聚合物研制出塑料薄膜的试验产品，显示出其应用的潜力。而且，植物拥有立体化学结构，可以得到一些有价值的手性分子，如糖类、维生素、氨基酸等。从总体看，目前对植物基础原料的反应性和功能性尚不够了解，因此限制了新应用思路的产生。
二、关于应用方面（需求驱动问题）
1、市场开发的费用
植物衍生材料应用的一个关键是市场开发费用高。正如许多新产品市场一样，新产品的研究往往是由小公司开始的，它们投资不足，缺乏继续发展的资源，常常只停留在试验阶段。工业化的成功率低，由于没有一定的供应量而常使产品衰落。因此，需要大力改进产品开发和支持机制，而且要进行与产品相关的市场开发，这是扩大利用可再生资源的主要工作。目前市场上应用的标准都是基于石化产品，没有适应生物基产品的标准，这也是要成功地与石化产品竞争的另一障碍。
2、认识问题
植物衍生材料常给人以较低级的印象，这可能是由于当前处于“石化时代”之故。对某些制造厂商来说，它的性能较差，主要是因为未得优化。虽然公众环境意识增强，但是对植物基产品需求尚不足以创造市场来拉动技术开发。因此，当前可再生资源的进展主要是基于技术推动的结果，只有增加市场拉动才能有力吸引公司更多投资。没有要变革的冲击，就不会有更多的变革。因此，如果没有各种经济倾斜途径，现状是难以改变的。
三、加工问题
1、基础设施中分销问题
多年来石油化学工业已经建立了加工和分销烃类基础产品的有效基础设施。由于依赖进口原油，美国的多数基础设施是建设在海岸线上。因此，许多现有的加工装置并不适合大量植物基材料的收集。植物原料都是在木材加工厂、榨油厂和玉米湿法加工厂进行加工，它们最好接近于供应地。要应用大量植物原料就需要进一步将供应和加工制造集成起来。应当开拓确立农村发展优势和重点的战略和措施，更好地鼓励多用可再生资源。
2、分离技术
应用植物于工业用途的一个关键是缺少植物组分的分离技术。树木具有非常复杂的成分如木质纤维素。此成分强度高，但要将它分离为有用的分子组分则很困难。多数农作物收获品是种子，它们含有碳水化合物、蛋白质、油分和数万种其他组分。通常对许多谷物发芽和生长都能进行良好的安排，而对其作为原料进行分别管理则很困难。一些除去原始粗组分的工艺，如榨油和提取糖分等已经开发，但如何将专门形态的蛋白质和纯的含碳组分分离则仍是困难。在植物基原料加工中常遇到非常稀的水溶液物料，处理费用很高而且技术困难，这是应当要解决的问题。将反应与分离集成起来的加工系统(如催化蒸馏)可能是一个解决问题的方向。但是此类系统目前应用有限。而且还未被开发作为植物基原料方面的应用。通过引入某些基因而使植物增加新的组分，就更需要应用先进的分离技术来回收有意义的新组分。例如生物聚合物开发中目前就因缺少高效纯净的经济上可行的分馏工艺技术而受到限制。植物的组分如不能有效地分离出来，就不可能控制最终产品的特性和质量。
3、转换技术
要利用植物中各种组分的另一问题是将这些非均相的混杂原料转换成较为简单的分子，这才可以进行进一步反应。在植物基原料中，加工工艺需要有高性能的多功能生物催化剂或是非均相催化剂，这些催化剂具有多种功能并可以进行回收。
知识不足是另一关键，目前人们尚缺乏关于植物组分的自然差别和来自不同作物的同样组分的特性等方面知识。这些知识的缺乏和不足就构成难以鉴别植物的差异性，缺少鉴别的手段，因此也就难以考虑作为原料的应用。发酵是用来将某些农作物转化为各种产品的工艺，转化是非均相的。所用的转化方式，副产利用和分离等方面仍有许多有待改进之处。一般地说，植物系统的复杂化学问题使新型或改进植物基加工工艺的设计较为困难。烃类化学制造中有丰富的氧化化学知识，还原化学方面较少，这些都是植物系统加工所需要的。目前特别缺少关于还原生物催化剂共生因子系统方面的实践知识。
植物原料加工工艺开发的另一个大的障碍是当前缺乏有关的教育培训。目前化学工程课程中只有少数涉及生物化学课题，多数毕业生成为化学工程师只拥有非常基础的生物工艺知识和有限的重要生物分离的知识。多年来，工艺化学家和工程师的培训重点都是烃类化学，考虑植物基可再生资源加工需要很少。
四、生产方面
1、收率、持续性和基础设施
因为目前尚未利用大量植物基原料，除木材和造纸外，只是关注未来的供应分销而不是现实存在的问题。但是，这些对实现可再生资源的目标都是十分重要的。在供应的持续性方面，数量和质量都是未知数。如果植物基原料能加工成简单的碳分子，其持续性问题就不成关键。但是如果要设计应用其中某种特殊组分(如聚合物)，或是要直接抽取其中某种专门组分，原料的质量和数量的稳定性就非常重要。
在一些情况下，供应持续性中的不确定因素实际上就是风险管理的内容。未来的石油化工供应问题和可再生资源供应问题都有风险。对石油化工来说，未来的供应不桷定因素可能因世界上一些区域的政治变化而增加。而对植物基原料来说，气候可能成为不确定的地区因素。如果某些专门植物不能大量生产可能导致贸易上的不确定因素，这些问题不需要采取断然措施，但是需要重视通过改变基础设施来保证经济可靠性。另一个冲击供应持续性的不确定因素是未来的农作物用途是作为食物还是作为工业原料。一方面是根据供应短缺理论，认为农业难以供应飞跃增长的人口和消费品增长所需的原料。实际上，从需求角度看，食物和原料都在增长，即使不考虑可再生资源进行工业利用，食物本身也存在问题。解决食物问题的方案也可能就是解决工业原料问题的方案。因此，在供应方面必须应用新技术，如生物技术，这样才能保持产率不断提高，使农业能达到一个新的水平。
2、植物设计、植物科学、基因学
转基因技术已经显示出令人鼓舞的前景，要进一步充分利用尚有大量工作有待进行。存在的一个主要障碍是对植物本身内在新陈代谢过程还不够了解，不能按特殊聚合物和其他材料的需要进行设计。因此，对植物新陈代谢和碳流的知识匮乏是其发展中的限制因素。
近年来功能基因学的进展有望促进对材料合成设计的理解。但是这门科学目前刚开始，与类似的医学领域相比所取得的支持还是很有限的。基因转变中的另一成就是让更多的专用基因嵌入和对质体以及细胞核的常规转变。在植物变化、基因学和生物信息等方面有着广泛的研究项目，但是将这些出现的新技术应用于可再生资源的专门研究则很少。
要使科学知识不断深化，在一定程度上取决于消除这些主要障碍，有些已被称为多学科的研究。但是，需要努力加强和协调才能促进现有的障碍及时地被克服。换言之，基因管理的研究必须紧密地与植物内含聚合物的功能性以及分离工程等研究相结合。
研究和开发的课题
《美国植物/农作物基可再生资源2022年设想的技术指南》(以下简称“技术指南“)列出为解决植物/农作物基可再生资源利用中的主要障碍应当进行研究开发的课题。“技术指南”按4个主要方面的障碍依重要性大小列出研究开发课题，每个研究课题的影响都有其时间范围，其中近期表示0—3年、中期表示2010年、长期表示2022年，近期目标的达到可用以衡量面向2022年可再生资源开发利用设想的前进步伐。
一、植物科学研究方面
1、近期影响课题(按重要性依次减小顺序排列,，下同)
(1)应用功能基因学了解植物新陈代谢和组成，至少要与1种主要农作物基因计划结合；
(2)开发能实时进行植物组分的定量分析工具；
(3)改进转基因方法，特别是对麦杆基因的专门嵌入，要在1998年基础上提高效益10倍；
(4)开发1—2种主要农作物的基因标记系列，使之有助于摆在有用的可再生组件含量；
(5)将80%现有的germplasmbase进行编目，有效利用各类淀粉、蛋白质和油分；
(6)找寻发展中的生物信息学利用途径，推动可再生资源的研究和开发，
(7)弄清nuclear-plastid相互作用。
2、中期影响课题
(1)在新陈代谢过程和碳流中至少弄清50个限制速率的关键步骤；
(2)利用功能基因学弄清分子、细胞和整个植物的控制管理；
(3)为主要植物用于可再生资源的组分制定标准；
(4)在2种植物中，建立碳库并为细胞分割确定控制点；
(5)在plastid转变中高效率(大于90%)方法的建立；
(6)创建示范工厂，使主要组分利用率大于60%(如油料、淀粉)或是专门碳键(如c5)大于3o%；
(7)利用基因开关的方法；
(8)建立为植物可再生资源利用的生物信息学基础。
3、长期影响课题
(1)重新设计新陈代谢过程，提供有用的碳结构骨架；
(2)应用有针对性进化技术建立100个未来原料的品种库；
(3)设计新型分子或改性现有化合物，使之适应于功能需要；
(4)为提供工业用原料，创制2种新植物种类；
(5)利用简单的细胞组织进行成本和能源效率评价；
(6)利用计算机技术设计植物组分。
二、生产研究方面
1、近期影响课题
(1)提高亩产量10%~15%以降低原材料单位成本；
(2)改善农业管理，提高肥料利用效率和虫害防治，
(3)确定至少10种影响原料组分和质量的因素；
(4)对至少10种具有潜力的系统和植物类型的亩产效率进行定标赶超（如主要农作物、林业和多年生种类等）；
(5)调节气候条件对生产的影响；
(6)每年对2种农作物的潜力进行评价或用其他方法评价亩产量；
(7)提高当前农业加工中废料利用率5倍；
(8)在单位投入基础上提高贫瘠土地产量2倍。
2、中期影响课题
(1)提高产量，使单位投入的碳产出为1998年基础上的2倍；
(2)为长期可持续发展，开发尽量减小土地、大气和水利用影响的系统方法；
(3)对收获产物和主要植物成分建立标准；
(4)专门设计收获装备，尽量增大碳的收获；
(5)开发新的利用方法，使现在遗留在土地上的农作物45%能得到利用，
(6)培育适应专门土地和土壤的农作物；
(7)建立农业信息学基础，重点是不同来源的可再生资源植物类型、生产价值、质量和单位成本。
3、长期影响课题
(l)在化石燃料排出废气中co2的固定；
(2)从现在植物/农作物生产中消除碳的废料；
(3)设计新的农作物/植物生长系统，优化原料回收率(大于95%可利用)；
(4)对主要能源获取和固定，提高化合效率；
(5)对收获前期工作和部分就地加工的装置进行设计；
(6)对连续生产系统进行设计和评价。
三、加工研究方面
1、近期影响课题
(1)改进分离技术，处理大于95%的非均—植物材料；
(2)改进单体基础原料变换的生物催化剂；
(3)开发3种具有高选择性的快速反应强力催化剂；
(4)为将植物聚合物转换为有用的单体，找出新型和性能优良的酶(具有10倍活性)并进行评价；
(5)将微生物进行工程化，改善非均—植物的发酵；
(6)提高废物利用率2倍；
(7)开发高效的除水技术并对改进的非水溶剂反应系统进行评价；
(8)在植物材料中利用天然立体化学方法的评价。
2、中期影响课题
(1)应用5种以上高级分离系统(如自行清净膜、离子交换、精馏等)；
(2)为经济捕集植物单体和聚合物开发改进的分离——纯化技术；
(3)为2种以上植物类型建立经济共生系统；
(4)通过分子进化技术设计并创制50种新型酶；
(5)开发100种以上具有性能成本特性的新型酶库；
(6)研究反应性分级系统；
(7)对微生物、酶和化学品库的性能建立信息学基础，用于特殊的转化。
3、长期影响课题
(1)实现原料加工中无废料的多种产出的连续工艺；
(2)为改性植物和组分设计新设备；
(3)为3种以上新产品(如将工程化酶转入植物并在收获中得到活化)设计新机制；
(4)固态酶转化；
(5)设计14种化学与生物结合型反应器；
(6)评价植物组分在分离前相内的作用。
四、应用和基础设施研究方面
1、近期影响课题
(3)探求3种在现有加工装置(如玉米湿法加工厂、纸浆厂)上扩大应用植物原料的机遇；
(4)分析测量系统，对90%以上的主要植物组分进行定量；
(5)实时评价单位性能成本和增值成本的方法；
(6)评价运输系统及成本；
(7)计算出100%年加工贮存量和投人产出的需求量；
(8)创建基础设施，扩大利用农业废料。
2、中期影响课匾
(1)深入掌握植物中10种以上组分和碳键新陈代谢体的结构与功能关系知识；
(2)开发对高质量原材料的100%鉴别保护系统；
(3)为价值驱动的生产和定货实现营销系统；
(4)对在同一地点的多目的利用区的协同作用进行评价；
(5)对原材料组分和加工过程中的中间产物实现实时定量分析手段(小于3分钟/试样)；
(6)开发生产预测手段，准确性大于95%；
(7)在一组植物原料性能基础上建立信息学基础，如单位成本、性能、功能性、最佳来源、应用范围等。
3、长期影响课题
(1)所需功能进行分子结构设计制备植物化合物至少10种；
(2)在植物生产区内开发至少5个制造利用中心；
(3)开发3种以上有新功能的新材料；
(4)提出扩大利用可再生资源所需的教育培训需求；
(5)在植物组分功能间协同作用的利用；
(6)设计最终产品的贮存和运输，使之到达销售中心和出口；
(7)为供需关系的控制创建减轻超过90%风险的战略。
当前，美国有一些项目已在进行，可视为工业原料中应用可再生资源的先驱，也可视为本“技术指南”中研究项目的示范事例。其一是在转基因植物开发中的聚羟基丁酸酯(pib)。phb可在植物中生成，作为制造生物降解塑料的原料，用适当的细菌基因进行转化并弄清植物内在的新陈代谢路径，从而构成制备方法。现在正在进行分离、生产标准等项工作。
其二是用玉米淀粉作原料，通过酶反应制备聚乳酸(pla)。cargi11-dow合资企业已在充分研究的基础上进一步投资数百万美元建立制造装置进行工业开发。pla是一种生物裂解聚合物，原料是由玉米湿法加工工艺制备的葡萄糖，其中发酵过程和酶的活性是重要因素。最终的pla树脂可视用户制膜、纤维、碳制品和涂层的需要分别制出不同规格品种。pla具有聚苯乙烯、聚烯烃和纤维素的功能性。
协同与合作是取得成功的途径
未来利用可再生资源需要采取一条多学科和跨行业途径。在许多领域内的研究成就都提供了发展机遇，如生物聚合物、立体结构型分子、新型酶、新材料和转基因设计等。但是每个方面内的任何进展如果只当作孤立的技术领域是远远不够的，需要更有力的相关研究计划，采取平行的和协调的方式进行工作，才能取得成果。
要取得有效益的进展必须采取多学科的途径，这是非常清楚的。但是，任何一个组织都难以具备有如此深度和广度的技术能力。因此，对研究提供的支持应当是多方面的，而且要在跨行业的系统中进行。
“植物/农作物基可再生资源2022年设想”(以下简称“设想”)中提出的要求需将重点瞄准有限的热点目标同步取得进展。对于研究工作则需要有准确的时间表和系统中各方面的广泛交流，所有这些都要走相互协同的道路。例如，一位科学家可能发现一种新型聚合物，具有可以作为高级生物降解塑料的功能，但是，此研究成果的价值受到以下一些因素的限制：发现适当的基因、新陈代谢过程可靠性、:最佳作物类型是否能有足够的产率和可承受的成本、各种聚合物组分分离可能和利用此材料制造新产品的方法等。所有这些因素都需通过研究和开发才能取得相应的进展。进行这些研究开发要采取最佳途径保证研究成果关键的目标互相协调、平行地进行，此途径要鼓励私营部门的参与。
当前，植物和农作物作为生物质和原料已被应用，诸如淀粉、蛋白质、脂肪酸和异戊二烯化合物。林业主要是为纸浆和造纸提供原料。黄豆则是用于油墨和涂料。玉米通过湿法加工发酵工艺已经进入几个工业部门，但是各种用量都很少。由于基因工程可以通过新陈代谢操作使植物或农作物生成有功能需要的材料，从而显示出新的发展机遇。
“技术指南”已经突出了未来取得进展的途径，而且确定了系统的各个组成部分的目标。成功地达到这些目标就可实现“设想”中确定的到2022年可再生资源利用增加5倍的目的，同时也为2022年以后进一步发展奠定了基础。按“技术指南”目标提出课题是人们用所有的天然资源满足不断增长的消费品和能源的需要。当前进行研究将为今后的产品选择提供机会。可再生资源需要将注意焦点放在以下几个方面：发展方向、最佳科学思维的应用、最先进技术的应用和最高级智能水平的继续研究等。本“技术指南”已经提出了需求和研究开发课题，其目的就是为美国开拓实施一条成功的可再生资源战略。而且也选出了需要优先支持的领域，它们都是从几个已经确定的科学研究和工业开发需求中选择出来的，而且考虑了在高级可再生资源的关键部门有最大的投资回报。
未来世界许多方面都会延续但将发生变化。幸运的是我们已看见其需求并具有科学智慧适应变化的发展。美国要保持领先地位就要继续采取迅速的行动来满足扩大利用可持续发展的可再生资源的需求。不断的科学突破和技术进步(正如“技术指南”文件中所列出的项目和课题)才能满足资源利用的挑战。这些挑战正在我们面前，我们面临的挑战是为满足人们对产品不断增长的需求。
“技术指南”中从两个方面表明多学科和跨部门的研究开发对实现“设想”的重要性：
一是植物的投人，同时要考虑废料和副产物利用、改性基因学的应用。
高分子材料种类及用途范文篇4
2生物材料的类型与应用生物材料种类繁多,到目前为止,被详细研究过的生物材料已经超过一千种,在医学临床上广泛应用的也有几十种,涉及材料学科各个领域。依据不同的分类标准,可以分为不同的类型。
2.1以材料的生物性能为分类标准根据材料的生物性能,生物材料可分为生物惰性材料、生物活性材料、生物降解材料和生物复合材料四类。
2.1.1生物惰性材料生物惰性材料是指一类在生物环境中能保持稳定,不发生或仅发生微弱化学反应的生物医学材料,主要是生物陶瓷类和医用合金类材料。由于在实际中不存在完全惰性的材料,因此生物惰性材料在机体内也只是基本上不发生化学反应,它与组织间的结合主要是组织长入其粗糙不平的表面形成一种机械嵌联,即形态结合。生物惰性材料主要包括以下几类:(1)氧化物陶瓷主要包括氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷.氧化铝陶瓷中以纯刚玉及其复合材料的人工关节和人工骨为主,具体包括纯刚玉双杯式人工髋关节;纯刚玉—金属复合型人工股骨头;纯刚玉—聚甲基丙烯酸酯—钴铬钼合金铰链式膝关节,其他人工骨、人工牙根等。(2)玻璃陶瓷该材料主要用来制作部分人工关节。(3)Si3N4陶瓷该类材料主要用来制作一些作为替代用的较小的人工骨,目前还不能用作承重材料。(4)医用碳素材料它主要被作为制作人工心脏瓣膜等人工脏器以及人工关节等方面的材料。(5)医用金属材料该类材料是目前人体承重材料中应用最广泛的材料,在其表面涂上活性生物材料后可增加它与人体环境的相容性.同时它还能制作各类其他人体骨的替代物。
2.1.2生物活性材料生物活性材料是一类能诱出或调节生物活性的生物医学材料。但是,也有人认为生物活性是增进细胞活性或新组织再生的性质。现在,生物活性材料的概念已建立了牢固的基础,其应用范围也大大扩充.一些生物医用高分子材料,特别是某些天然高分子材料及合成高分子材料都被视为生物活性材料.羟基磷灰石是一种典型的生物活性材料。由于人体骨的主要无机质成分为该材料,故当材料植入体内时不仅能传导成骨,而且能与新骨形成骨键合。在肌肉、韧带或皮下种植时,能与组织密合,无炎症或刺激反应.生物活性材料主要有以下几类:
(1)羟基磷灰石,它是目前研究最多的生物活性材料之一,作为最有代表性的生物活性陶瓷—羟基磷灰石(简称HAP)材料的研究,在近代生物医学工程学科领域一直受到人们的密切关注.羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]是脊椎动物骨和齿的主要无机成分,结构也非常相近,与动物体组织的相容性好、无毒副作用、界面活性优于各类医用钛合金、硅橡胶及植骨用碳素材料。因此可广泛应用于生物硬组织的修复和替换材料,如口腔种植、牙槽脊增高、耳小骨替换、脊椎骨替换等多个方面.另外,在HA生物陶瓷中耳通气引流管、颌面骨、鼻梁、假眼球以及填充用HA颗粒和抑制癌细胞用HA微晶粉方面也有广泛的应用.又因为该材料受到本身脆性高、抗折强度低的限制,因此在承重材料应用方面受到了限制.现在该材料已引起世界各国学者的广泛关注。目前制备多孔陶瓷和复合材料是该材料的重要发展方向,涂层材料也是重要分支之一。该类材料以医用为目的,主要包括制粉、烧结、性能实验和临床应用几部分。
(2)磷酸钙生物活性材料这种材料主要包括磷酸钙骨水泥和磷酸钙陶瓷纤维两类.前者是一种广泛用于骨修补和固定关节的新型材料,有望部分取代传统的PMMA有机骨水泥.国内研究抗压强度已达60MPa以上。后者具有一定的机械强度和生物活性,可用于无机骨水泥的补强及制备有机与无机复合型植入材料。
(3)磁性材料生物磁性陶瓷材料主要为治疗癌症用磁性材料,它属于功能性活性生物材料的一种。把它植入肿瘤病灶内,在外部交变磁场作用下,产生磁滞热效应,导致磁性材料区域内局部温度升高,借以杀死肿瘤细胞,抑制肿瘤的发展。动物实验效果良好。
(4)生物玻璃生物玻璃主要指微晶玻璃,包括生物活性微晶玻璃和可加工生物活性微晶玻璃两类。目前关于该方向的研究已成为生物材料的主要研究方向之一。
2.1.3生物降解材料所谓可降解生物材料是指那些在被植入人体以后,能够不断的发生分解,分解产物能够被生物体所吸收或排出体外的一类材料,主要包括β-TCP生物降解陶瓷和生物陶瓷药物载体两类,前者主要用于修复良性骨肿瘤或瘤样病变手术刮除后所致缺损,而后者主要用作微药库型载体,可根据要求制成一定形状和大小的中空结构,用于各种骨科疾病。
2.1.4生物复合材料生物复合材料又称为生物医用复合材料,它是由两种或两种以上不同材料复合而成的生物医学材料,并且与其所有单体的性能相比,复合材料的性能都有较大程度的提高的材料。制备该类材料的目的就是进一步提高或改善某一种生物材料的性能。该类材料主要用于修复或替换人体组织、器官或增进其功能以及人工器官的制造,它除应具有预期的物理化学性质之外,还必须满足生物相容性的要求,这里不仅要求组分材料自身必须满足生物相容性要求,而且复合之后不允许出现有损材料生物学性能的性质。按基材分生物复合材料可分为高分子基、金属基和陶瓷基三类,它们既可以作为生物复合材料的基材,又可作为增强体或填料,它们之间的相互搭配或组合形成了大量性质各异的生物医学复合材料,利用生物技术,一些活体组织、细胞和诱导组织再生的生长因子被引入了生物医学材料,大大改善了其生物学性能,并可使其具有药物治疗功能,已成为生物医学材料的一个十分重要的发展方向,根据材料植入体内后引起的组织反应类型和水平,它又可分为近于生物惰性的、生物活性的、可生物降解和吸收等几种类型。人和动物中绝大多数组织均可视为复合材料,生物医学复合材料的发展为获得真正仿生的生物材料开辟了广阔的途径。
2.2以材料的属性为分类标准
2.2.1生物医用金属材料生物医用金属材料是用作生物医学材料的金属或合金,又称外科用金属材料或医用金属材料,是一类惰性材料,这类材料具有高的机械强度和抗疲劳性能,是临床应用最广泛的承力植入材料。该类材料的应用非常广泛,及硬组织、软组织、人工器官和外科辅助器材等各个方面,除了要求它具有良好的力学性能及相关的物理性质外,优良的抗生理腐蚀性和生物相容性也是其必须具备的条件。医用金属材料应用中的主要问题是由于生理环境的腐蚀而造成的金属离子向周围组织扩散及植入材料自身性质的退变,前者可能导致毒副作用,后者常常导致植入的失败。已经用于临床的医用金属材料主要有不锈钢、钴基合金和钛基合金等三大类。此外,还有形状记忆合金、贵金属以及纯金属钽、铌、锆等。
2.2.2生物医用高分子材料医用高分子材料是生物医学材料中发展最早、应用最广泛、用量最大的材料,也是一个正在迅速发展的领域。它有天然产物和人工合成两个来源,该材料除应满足一般的物理、化学性能要求外,还必须具有足够好的生物相容性。按性质医用高分子材料可分为非降解型和可生物降解型两类。对于前者,要求其在生物环境中能长期保持稳定,不发生降解、交联或物理磨损等,并具有良好的物理机械性能。并不要求它绝对稳定,但是要求其本身和少量的降解产物不对机体产生明显的毒副作用,同时材料不致发生灾难性破坏。该类材料主要用于人体软、硬组织修复体、人工器官、人造血管、接触镜、膜材、粘接剂和管腔制品等方面。这类材料主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等.而可降解型高分子主要包括胶原、线性脂肪族聚酯、甲壳素、纤维素、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚己丙酯等。它们可在生物环境作用下发生结构破坏和性能蜕变,其降解产物能通过正常的新陈代谢或被机体吸收利用或被排出体外,主要用于药物释放和送达载体及非永久性植入装置.按使用的目的或用途,医用高分子材料还可分为心血管系统、软组织及硬组织等修复材料。用于心血管系统的医用高分子材料应当着重要求其抗凝血性好,不破坏红细胞、血小板,不改变血液中的蛋白并不干扰电解质等。
2.2.3生物医用无机非金属材料或称为生物陶瓷。生物医用非金属材料,又称生物陶瓷。包括陶瓷、玻璃、碳素等无机非金属材料。此类材料化学性能稳定,具有良好的生物相容性。一般来说,生物陶瓷主要包括惰性生物陶瓷、活性生物陶瓷和功能活性生物陶瓷三类。其中惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷在前面已经简要作了介绍,而功能活性生物陶瓷是近年来提出的一个新概念.随着生物陶瓷材料研究的深入和越来越多医学问题的出现,对生物陶瓷材料的要求也越来越高。原先的生物陶瓷材料无论是生物惰性的还是生物活性的,强调的是材料在生物体内的组织力学环境和生化环境的适应性,而现在组织电学适应性和能参与生物体物质、能量交换的功能已成为生物材料应具备的条件。因此,又提出了功能活性生物材料的概念。它主要包括以下两类:(1)模拟性生物陶瓷材料该类材料是将天然有机物(如骨胶原、纤维蛋白以及骨形成因子等)和无机生物材料复合,来模拟人体硬组织成分和结构,以改善材料的力学性能和手术的可操作性,并能发挥天然有机物的促进人体硬组织生长的特性。(2)带有治疗功能的生物陶瓷复合材料该类材料是利用骨的压电效应能刺激骨折愈合的特点,使压电陶瓷与生物活性陶瓷复合,在进行骨置换的同时,利用生物体自身运动对置换体产生的压电效应来刺激骨损伤部位的早期硬组织生长。具体来说是由于肿瘤中血管供氧不足,当局部被加热到43~45℃时,癌细胞很容易被杀死。现在最常用的是将铁氧体与生物活性陶瓷复合,填充在因骨肿瘤而产生的骨缺损部位,利用外加交变磁场,充填物因磁滞损耗而产生局部发热,杀死癌细胞,又不影响周围正常组织。现在,功能活性生物陶瓷的研究还处于探索阶段,临床应用鲜有报道,但其发展应用前景是很光明的。各种不同种类的生物陶瓷的物理、化学和生物性能差别很大,在医学领域用途也不同.尤其是功能活性陶瓷更有不可估量的发展前途.临床应用中,生物陶瓷存在的主要问题是强度和韧性较差.氧化铝、氧化锆陶瓷耐压、耐磨和化学稳定性比金属、有机材料都好,但其脆性的问题也没有得到解决。生物活性陶瓷的强度则很难满足人体承力较大部位的需要。
2.2.4生物医用复合材料此类材料在2.1.4中已有介绍,此处不再详述
2.2.5生物衍生材料生物衍生材料是由经过特殊处理的天然生物组织形成的生物医用材
料,也称为生物再生材料.生物组织可取自同种或异种动物体的组织.特殊处理包括维持组织原有构型而进行的固定、灭菌和消除抗原性的轻微处理,以及拆散原有构型、重建新的物理形态的强烈处理.由于经过处理的生物组织已失去生命力,生物衍生材料是无生命力的材料.但是,由于生物衍生材料或是具有类似于自然组织的构型和功能,或是其组成类似于自然组织,在维持人体动态过程的修复和替换中具有重要作用.主要用于人工心瓣膜、血管修复体、皮肤掩膜、纤维蛋白制品、骨修复体、巩膜修复体、鼻种植体、血液唧筒、血浆增强剂和血液透析膜等.
3.生物材料的性能评价目前关于生物材料性能评价的研究主要集中在生物相容性方面.因为生物相容性是生物材料研究中始终贯穿的主题.它是指生命体组织对生物材料产生反应的一种性能,该材料既能是非活性的又能是活性的.一般是指材料与宿主之间的相容性,包括组织相容性和血液相容性.现在普遍认为,生物相容性包括两大原则,一是生物安全性原则,二是生物功能性原则.生物安全性是植入体内的生物材料要满足的首要性能,是材料与宿主之间能否结合完好的关键.关于生物材料生物学评价标准的研究始于20世纪70年代,目前形成了从细胞水平到整体动物的较完整的评价框架.国际标准化组织(ISO)以10993编号了17个相关标准,同时对生物学评价方法也进行了标准化.迫于现代社会动物保护和减少动物试验的压力,国际上各国专家对体外评价方法进行了大量的研究,同时利用现代分子生物学手段来评价生物材料的安全性、使评价方法从整体动物和细胞水平深入到分子水平.主要在体外细胞毒性试验、遗传性和致癌性试验以及血液相容性评价方法等方面进行了一些研究.但具体评价方法和指标都未统一,更没有标准化.随着对生物材料生物相容性的深入研究,人们发现评价生物材料对生物功能的影响也很重要.关于这一方面的研究主要是体外法。具体来说侧重于对细胞功能的影响和分子生物学评价方面的一些研究。总之,关于生物功能性的原则是提出不久的一个新的生物材料的评价方面,它必将随着研究的不断深入而向前发展.而涉及材料的化学稳定性、疲劳性能、摩擦、磨损性能的生物材料在人体内长期埋植的稳定性是需要开展评价研究的一个重要方面。
4生物材料的发展趋势展望生物材料科学是20世纪新兴学科中最耀眼的新星之一。现在,生物材料科学已成为一门与人类现代医疗保健系统密切相关的边缘学科。其重要性不仅因为它与人类自身密切相关,还因为它跨越了材料、医学、物理、生物化学和现代高科技等诸多学科领域。现在对于该材料的研究已从被动地适应生物环境发展到有目的地设计材料,以达到与生物组织的有机连接。并随着生命科学和材料科学的发展,生物材料必将走向功能性半生命方向。生物材料的临床应用已从短期的替换和填充发展成永久性牢固种植,并与其它高科技(如电子技术、信息处理技术)相结合,制备富有应用潜力的医疗器械。生物材料的研究在世界各国也日益受到重视.四年一次的世界生物材料大会代表着国际上生物材料研究的发展动态和目前的水平。分析认为,以下几个方面是生物材料今后研究发展的几个主要方向:
(1)发展具有主动诱导、激发人体组织和器官再生修复功能的,能参与人体能量和物质交换产生相互结合的功能性活性生物材料,将成为生物材料研究的主要方向之一。
(2)把生物陶瓷与高分子聚合物或生物玻璃进行二元或多元复合,来制备接近人体骨真实情况的骨修复或替代材料将成为研究的重要方向之一。
(3)制备接近天然人骨形态的、纳微米相结合的、用于承重的、多孔型生物复合材料将成为方向之一。
(4)用于延长药效时间、提高药物效率和稳定性、减少用量及对机体的毒副作用的药物传递材料将成为研究热点之一。
(5)血液相容性人工脏器材料的研究也是突破方向之一。
(6)如何能够制备出纳米尺寸的生物材料的工艺以及纳米生物材料本身将成为研究热点之一。
高分子材料种类及用途范文1篇5
林产化学加工已发展成为综合性的学科,主要包括树木提取物、木材热解、植物纤维原料水解、木材制浆等专业研究领域。
(1)从树木的根、枝、叶、果实、果壳中用提取法得到的产物称为树木提取物,主要包括:天然树脂、天然多酚类物质植物单宁、天然香精香料等。重视高产脂树种的选育,建立松脂工业的原料基地。我国采脂树种有马尾松、云南松、思茅松、南亚松、油松等,引种国外的有湿地松、火炬松、加勒比松等。要改进采脂技术,提高劳动生产率。加强松香、松节油再加工产品的开发研究,开发一批材料工业、塑料工业、有机合成工业、香料工业需要的新产品,扩大松香、松节油的应用范围,使产品能在国际市场上具有竞争能力。随着木材制浆工业的发展,浮油松香的发展是必然趋势,我国除脂松香外,要发展浮油松香的生产。在我国和许多国家,栲胶是国民经济中不可缺少的一种产品。栲胶的用途长期以来用于鞣革为主,今后栲胶生产的发展将取决于其新用途的开发。
(2)木材热解是以农林副产物为原料,在隔绝空气或通入少量空气条件下,使天然多分子化合物通过分解及二次缩合的途径制取多种林产化工产品的方法。活性炭需要研究的课题很多,如化学药品活化法生产活性炭的工艺与设备的改进,目的是消除目前生产过程中存在的气相与液相污染;廉价活性炭的生产与开发,适应废水、废气治理和环境保护的需要;此外,活性炭新用途、新品种的开发,在国内外都受到重视。
木材的气化、液化及生物质能源的开发与利用。我国是农业大国,每年有大量的农副产物生成,将木屑、树皮、稻壳、棉籽壳及作物秸秆的粉碎产物用特制的机械挤压成棒状或颗粒状成型燃料,可以大大改善燃烧性能,提高它们的利用价值;还可以再进一步进行炭化处理,获得成型炭化燃料,是木质能源的一种新的利用形态,具有一定的发展前景。
高分子材料种类及用途范文篇6
关键词：高分子材料；可降解；生物
中图分类号：tq464文献标识码:a
我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列，每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解，以尽量减少对人类及环境的污染。生物可降解材料，是指在自然界微生物，如细菌、霉菌及藻类作用下，可完全降解为低分子的材料。这类材料储存方便，只要保持干燥，不需避光，应用范围广，可用于地膜、包装袋、医药等领域。生物可降解的机理大致有以下3种方式：生物的细胞增长使物质发生机械性破坏；微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。按照上述机理，现将目前研究的几种主要的可生物可降解的高分子材料介绍如下。
1生物可降解高分子材料概念及降解机理
生物可降解高分子材料是指在一定的时间和一定的条件下，能被微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的高分子材料。
生物可降解的机理大致有以下3种方式：生物的细胞增长使物质发生机械性破坏；微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。一般认为，高分子材料的生物可降解是经过两个过程进行的。首先，微生物向体外分泌水解酶和材料表面结合，通过水解切断高分子链，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物摄入人体内，经过种种的代谢路线，合成为微生物体物或转化为微生物活动的能量，最终都转化为水和二氧化碳。
因此，生物可降解并非单一机理，而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用，相互促进的物理化学过程。到目前为止，有关生物可降解的机理尚未完全阐述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、生物侵蚀及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除与材料本身性能有关外，还与材料温度、酶、ph值、微生物等外部环境有关。
2生物可降解高分子材料的类型
按来源，生物可降解高分子材料可分为天然高分子和人工合成高分子两大类。按用途分类，有医用和非医用生物可降解高分子材料两大类。按合成方法可分为如下几种类型。
2.1微生物生产型
通过微生物合成的高分子物质。这类高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染环境的生物可降解塑料。如英国ici公司生产的“biopol”产品。
2.2合成高分子型
脂肪族聚酯具有较好的生物可降解性。但其熔点低，强度及耐热性差，无法应用。芳香族聚酯(pet)和聚酰胺的熔点较高，强度好，是应用价值很高的工程塑料，但没有生物可降解性。将脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定结构的共聚物，这种共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。
2.3天然高分子型
自然界中存在的纤维素、甲壳素和木质素等均属可降解天然高分子，这些高分子可被微生物完全降解，但因纤维素等存在物理性能上的不足，由其单独制成的薄膜的耐水性、强度均达不到要求，因此，它大多与其它高分子，如由甲壳质制得的脱乙酰基多糖等共混制得。
2.4掺合型
在没有生物可降解的高分子材料中，掺混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得产品具有相当程度的生物可降解性，这就制成了掺合型生物可降解高分子材料，但这种材料不能完全生物可降解。
3生物可降解高分子材料的开发
3.1生物可降解高分子材料开发的传统方法
传统开发生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化学合成法和微生物发酵法等。
3.1.1天然高分子的改造法
通过化学修饰和共混等方法，对自然界中存在大量的多糖类高分子，如淀粉、纤维素、甲壳素等能被生物可降解的天然高分子进行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法虽然原料充足，但一般不易成型加工，而且产量小，限制了它们的应用。
3.1.2化学合成法
模拟天然高分子的化学结构，从简单的小分子出发制备分子链上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，这些高分子化合物结构单元中含有易被生物可降解的化学结构或是在高分子链中嵌入易生物可降解的链段。化学合成法反应条件苛刻，副产品多，工艺复杂，成本较高。
3.1.3微生物发酵法
许多生物能以某些有机物为碳源，通过代谢分泌出聚酯或聚糖类高分子。但利用微生物发酵法合成产物的分离有一定困难，且仍有一些副产品。
3.2生物可降解高分子材料开发的新方法——酶促合成
用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶学的发展，酶在有机介质中表现出了与其在水溶液中不同的性质，并拥有了催化一些特殊反应的能力，从而显示出了许多水相中所没有的特点。
3.3酶促合成法与化学合成法结合使用
酶促合成法具有高的位置及立体选择性，而化学聚合则能有效的提高聚合物的分子量，因此，为了提高聚合效率，许多研究者已开始用酶促法与化学法联合使用来合成生物可降解高分子材料。
4生物可降解高分子材料的应用
目前生物可降解高分子材料主要有两方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解决环境污染问题，以保证人类生存环境的可持续发展。通常，对高聚物材料的处理主要有填埋、焚烧和再回收利用等3种方法，但这几种方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物医用材料。目前，我国一年约生产3000多亿片片剂与控释胶囊剂，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是传统的糖衣片，而国际上发达国家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我国的片剂制造水平与国际先进水平有很大的差距。国外片剂和薄膜衣片多采用羟丙基甲纤维素，羟丙纤维素、丙烯酸树脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、邻苯二甲酸醋酸纤维素、羟甲基纤维素钠、微晶纤维素、羟甲基淀粉钠等。
参考文献
[1]侯红江,陈复生,程小丽,辛颖.可生物降解材料降解性的研究进展[j].塑料科技,2009,(03):89-93.
[2]翟美玉,彭茜.生物可降解高分子材料[j].化学与粘合,2008,(05).
高分子材料种类及用途范文
【关键词】建筑；砂浆；组成；技术性能
建筑砂浆常用作砌筑砖、石及砌块；墙面、柱面、地面的抹面；内、外面的装饰抹面；砖、石及大型墙板的勾缝；粘贴石材、面砖、马赛克等，因此其使用特点是铺设层薄；多与多孔吸水的基面材料接触；对强度要求不高。
1．建筑砂浆的组成材料
1．1胶凝材料
建筑砂浆常用的胶凝材料有水泥、石灰、建筑石膏等，选用时应根据砂浆的用途及使用环境等合理选用。在干燥环境下使用的砂浆，可选气硬性或水硬性胶凝材料；在潮湿环境或水中使用的砂浆，则必须选用水硬性胶凝材料。
砌筑砂浆常用普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥等来配制，砌筑砂浆用水泥的强度等级应根据设计要求进行选择，水泥强度等级等应为砂浆强度等级的4~5倍为宜，由于砂浆标号不高，所以一般选用中、低强度等级的水泥即能满足要求。若水泥强度等级过高，将使砂桨中水泥用量不足而导致保水性不良，这时可加些混合材以节省水泥用量。水泥砂浆采用的水泥，其强度等级不宜大于32.5级；水泥混合砂浆采用的水泥，其强度等级不宜大于42.5级。对于特殊用途的砂浆，可选用特种水泥和有机胶凝材料。对于装饰砂浆，可选用白水泥或彩色水泥。
为改善砂浆的和易性，降低水泥用量，往往在水泥砂桨中掺入石灰膏、黏土膏、粉煤灰等其它胶凝材料，配制成水泥混合砂浆。
在砌筑砂浆中，不得使用消石灰粉；生石灰熟化时间不得不少于7d磨细生灰粉熟化时间不得少于2d严禁使用脱水硬化的石灰膏。
1．2细骨料
建筑砂浆用细骨料主要为天然砂，对特种砂浆也可采用白色或彩色砂、轻砂等。由于砂浆层往往较薄，对砂子的最大粒径应有所限制。砌筑毛石砌体，砂子最大粒径应小于砂浆层厚度的五分之一到四分之一；砌筑砖砌体，砂子最大粒径应小于2.5mm光滑表面的抹灰及沟缝，宜选用细砂，最大粒径应小于1.2mm;装饰砂浆的粒径可放宽到7~8mm。为保证砂桨的质量，对砂中的含泥量应加以限制。
1．3水
砂浆用水与混凝土的要求相同，应选用无有害杂质的洁净水。
1．4外加剂
为改善或提高砂浆的某些性能，更好地满足施工条件和使用功能的要求，可在砂浆中掺入一定种类的外加剂，如减水剂、防水剂、膨胀剂、微沫剂等。但对所选外加剂的品种、掺量必须通过试验确定。
为改善砂浆的和易性，常加入微沫剂,应注意，微沫剂用于水泥混合砂浆时，石灰膏的减少量不应超过50%；水泥黏土砂浆中不宜掺入微沫剂。
2．建筑砂桨的技术性能
2．1新拌砂浆的和易性
新拌砂浆的和易性是指新拌砂浆是否便于施工操作，并能保证质量的综合性质。和易性良好的砂浆易在粗糙的砖、石基面上铺成均勾的薄层，且能与基层紧密地粘结，保证工程质量。和易性包括流动性和保水性两方面。
2．1．1流动性
砂浆的流动性又称稠度，是指砂桨在重力或外力作用下产生流动的性质。砂浆流动性通常用砂浆稠度测定仪测定，用"稠度值"表示。稠度值大的砂浆，表示流动性较好。若流动性过大，砂浆易分层、泌水；若流动性过小，则施工不便。
影响砂浆流动性的因素很多，如胶凝材料种类及数量、掺合料的种类及数量、用水量、砂的粗细与级配、外加剂的种类及掺量、搅拌时间等。当原材料确定后，流动性大小主要取决于用水量，因此，施工中常以调整用水量的方法来改变流动性。
砂桨流动性的选择与砌体种类、用途、施工方法以及施工气候条件有关。一般情况下，多孔吸水的砌体材料和干热的天气，流动性应大些；密实不吸水的砌体材料和湿冷的天气，流动性应小些。
2．1．2保水性
砂浆的保水性是指砂浆保持水分的能力，即指新拌砂浆在运输、停放及施工过程中，水与胶凝材料及骨料分离快慢的性质。保水性好的砂浆，水分不易流失，易于铺成均勾密实的砂浆薄层；反之，容易产生分层、泌水、水分流失，不易施工操作，同时，也影响水泥的正常水化硬化，便强度和粘结力下降。
为提高砂浆的保水性，往往掺入适量的石灰膏、黏土、粉煤灰等材料，或掺入适量微沫剂。砂浆的保水性用砂浆分层度测量仪测定，用"分层度"表示。
2．2硬化砂浆的性质
砌筑砂浆将块材粘结成砌体，并在砌体中主要起传递荷载作用；抹灰砂浆与基层牢固粘结并起保护、装饰和改善某些功能的作用。在使用过程中，裨化后的砂浆应具有一定的抗压强度、粘结强度、耐久性及抵抗变形的能力。砂浆的粘结强度、耐久性随抗压强度的增大而提高，它们之间有较好的相关性，因此，常以抗压强度作为砂浆最主要的技术性能指标。
2．2．1抗压强度
砂浆的抗压强度是以边长为70.7mm的立方体试件标准养护28d的抗压强度表示。影响砂浆抗压强度的因素很多。大量试验证明，当原材料质量一定时，妒浆的抗压强度主要取决于水泥用量和水泥标号，砌筑砂浆的强度等级应根据工程类别及不同砌体部位选择。在一般建筑工程中，办公楼、教学楼及多层商店等工程宜用M5.0—M10，平房、宿舍、商店等工程多用M2.5-M5.0；食堂、仓库、地下室及工业厂房等多用M2.5?M10；检査井、雨水井、化粪池等可用M5.0。
2．2．2粘结强度
硬化后的砂浆要与砖石材料粘结成整体性的砌体，它在砌体中起传递荷载的作用，并与砌体一起经受周围介质的物理化学作用。因此，为保证砌体的强度、耐久性及抗震性等，要求砂浆与基层材料之间应具有足够的粘结强度。一般情况下，粘结强度随砂浆强度的增大而提高。此外，砂浆的粘结强度还与基层材料的表面粗糙程度、清洁程度、润湿程度及养护条件有关。在粗糙、清洁、湿润的基面上，砂浆粘结强度较高；养护充分，粘结强度会明显提高，因此，砌砖前，常将砖浇水润湿，以提高砂浆与砖之间的粘结强度，保证砌筑质量。
2．2．3耐久性
经常与水接触的水工砌体有抗渗性及抗冻性要求，故水工砂浆应考虑抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性。其影响因素与混凝土大致相同，但因砂浆一般不無捣，故施工质量对其影响尤为明显。
2．2．4变形
砂桨在承受荷载、温度变化或湿度变化时，均会产生变形。如果变形过大或不均匀，都会降低砌体的质量，引起沉陷或裂缝。轻骨料配制的砂浆，其收缩变形较普通砂浆大；石灰膏或混合料掺量过大，其干缩变形较大；抹面砂浆中常加入麻刀、纸筋等纤维材料以防止砂浆干裂。
参考文献
高分子材料种类及用途范文篇8
关键词：装饰材料;教学改革;师范院校
随着我国市场经济的深入发展和各类地方本科院校面向应用型转型，装修市场在国内不断扩大，劳动力工资不断增长。作为高校教学人员对当今各类装饰材料名称、特性、应用、规格、价格和质量的鉴别方法务必要清楚。装饰材料与施工是在一定的空间和时间内，运用艺术手法传达事物有价值信息的过程，其形式多样、内涵丰富，是一门综合性很强的课程。它的独特之处在于空间中以视觉为主的信息传达和实际空间的享用。当今建材行业的热门，就是在当今社会领域、物流领域、信息领域以及商业领域中充当着其他行业和媒体不可替代的重要角色。更直接的原因是它关系到千千万万人们的生活需求和经济利益，凡是修建住宅都得装修，凡是装修都得用装饰材料，而且装饰材料选购更是设计师设计作品和人们消费支出的重要部分。所以我们有责任对该课程进行革新和探索，研究出一套让学生能够适应市场的教学方法。
一、装饰材料的课程性质
一般而言，装饰材料课程教材的选购范围较广，主要是要适合学生容易接受，讲则易懂和迎合市场为主，比如：装饰材料与施工构造这本教材比较全面，容易让学生接受，因为本专业的本质特性所需要，具有很强的实践性，可通过一定的教学方法，让学生了解室内常用装饰材料，掌握室内装饰构造和相关施工工艺，学习如何将设计作品通过施工手段实现，要求学生不仅掌握理论知识，还要学习如何在实际案例中用合理的方法进行室内装饰施工。本门课程在整个学科专业当中乃是重中之重，它关系到培养学生学习专业能力体现的根本性问题，而在大专职业院校中，不管从课程设置还是课时量的多少都能看出来，学校对装饰材料课程的重视程度。其次就是课后作业对本课程课堂知识的一种实践检验，根据本门课程特点作业的独立完成对于每个学生来说是掌握这门课程一种知识的重要途径。所以要在师范本科院校上好这门课程，在它的课程设置、教学方法与模式上都需要改进和探讨。
二、如何教学生识别材料与用途
于学生而言，装饰材料课程在他们心目中也很重要，他们搞不清的就是与建筑材料混为一体，根据多年对《装饰材料与施工》课程教学经验来看，学生主要是对新型材料名称、材料特性和具体用途的模糊，在做设计方案时好多材质混淆乱用一起，正是因为学生对装饰材料课程学习之浅薄，作为教学人员这是我们的不足之处。从多年做工程经验总结，学生可从三个方面做：1.先从《装饰材料与施工》教材中认真学习常用装饰材料的种类和特性，教师做好课堂讲授和学生做好课堂笔记工作，再者教师安排好课程的授课计划，最好是第二个工作日上课时教师带领学生去实训基地或当地装饰建材市场进行调研，调研时老师最好把相关装饰材料的名称和特性在现场给学生做讲解，比如：对“木芯板”讲解，木芯板又称细木工板，是在两片单板中间胶压、拼接木板而成，具体由杨木、杉木、松木、泡桐组成。这是它的基本概念，讲解后让学生记住常见木芯板的表面花纹和它的规格：2.4×1.22×1.8m，因为木芯板的种类比较繁多，质量不一，最好在做调研时教师能给学生讲清楚各种木芯板质量好坏的鉴定方法，让学生真正记住材料的名称和特性。2.带学生转从建材市场至室内装修工地，进入工地之前教师做好现场施工安全知识与相关措施，进入到具体作业操作空间时，配合施工工人把各类材料的用途做现场讲解（如图1）。比如：双贴面板的用途，由于板材的优质性而专用来做家具柜子，把卧室木工做好的衣柜让学生参观。这样的上课方式比较直观，让学生易学易懂。3.在本课程常见材料的学习章节后，对每个学生作业完成情况要重视起来，具体可以按6-8人为组进行布置课后作业，内容可以根据课程的进度把讲授过的装饰材料具体名称的小样品收集起来，第二堂课时现场打分，这样可以大大提高学生做作业的积极性。通过这种上课的教学方法完全可以让学生在短期内掌握各种装饰材料，从师范院校学生的教学效果反馈不理想看，正是因为教师没有一套新的适合学生易学易懂教学方法，而使课堂变得枯燥无味。
三、材料与施工工艺结合技能训练
以往那种满堂讲授的教学方法已不适应当代科技飞速发展之社会，更何况我们讲的是实践性比较强的装饰材料与施工课程，本门课除了上好材料本身的内容外，更有必要与施工工艺环节相结合上好这门课。装饰材料离不开施工与构造，学生虽然掌握了不同种类的材料但是了解不了材料做成品后的构造工艺，真正要让学生掌握施工工艺的原理，必须就要参与施工作业实践，我们要给学生提供的环境主要以学校实训室为主，以校外装饰公司合作为辅，通过这两种方式相结合来进行实践技能训练。根据本课程的重点和难点来看，一般以木工施工工艺为主，就以制作一个鞋柜为案例来说，它的基本程序有：1.木工或教师先做制作某个柜子的示范过程。2.强调好相关安全知识，先让学生以2-4人为一组，按规定尺寸裁好双贴面板，然后用钉枪将裁好的木板拼接一起，再用面板缝好表面，最后用五金将鞋柜组合起来。3.根据设计图纸标准进行最终的合格检验，最后拍照完成，教师进行验收打分。我们把这种上课方式可以安排到本课程的授课计划当中去，安排几个课时，从装饰材料的课程特点来看，材料课与施工工艺相结合的体验训练是很有必要的。
四、装饰材料课程教学模式改革
我们的师范院校那种老师上课讲授，下课学生做好作业的教学模式已经适应不了我们这个社会，这种教学方法即将被淘汰。随着本科院校向应用型技术方向的发展趋流，我们本科师范院校对各课程的教学改革势在必行，我认为要换汤换药进行革新，还得从上课的教学模式着手。首先，根据《装饰材料与施工构造》课程的特点出发，本课程的实践性比较强，需要一定的时间去做实训练习，那么师范院校的装饰材料课程课节大约是在60课时左右，这远远不够上好这门课程所需求的课时，因为装饰材料课程是由理论部分和实践部分结合起来上，所以在课时上应增加至120课时左右，这样才能让学生掌握及巩固好本门课程。其次，我们在课程设置上进行改革，也可以说这是师范院校一直以来上课的一种通用模式，所以这种满堂讲授的模式必须革新，比如：每个班级一周20课时，把这20课时可以分开，前10课时为讲授部分，后10课时为实践或实训部分，或者每天上课以讲授和实训相结合的方式去上课，这个前提是教师组织和监督好学生到实训室进行实践练习。最后，教师布置好课程相关的作业并要求认真独立完成，也是对教学效果的一种检验，可以让学生按组自由组合，作为一次本课程的大作业，老师在课堂上现场打分，这样有利于激发学生的动手积极性，或者本课程上完后在学院内部组织一次装饰材料作业展览，更有助于推动全级学生学习之动力。因此，这种教学模式的改变，大大可以提高教学效果和教学质量，此种教学方法完全可以在全院和全级进行尝试。
五、材料课程案例教试
前面我们制订好这套教学模式后，可以通过一个班级实际例子来检验此种教学方法。下面是河西学院美术学院环境设计专业141班的装饰材料课程，此课程在2016年秋季学期9月初上课，据了解，他们通过设计教研室成员多次会议意见和学生的反馈，最终进行了课程的教改工作。现在这个课程设置大致为：一个班43人，每周20个课时，共120课时；我们从相关专业老师的授课计划表中看出，讲授部分为60课时，实训和实践部分为40课时，作业完成为20课时，从课程设置上来看非常合理，既有实践又有理论部分；从我去年参加这个学校装饰材料与施工工艺课的观摩来看，任课教师先是用PPT课件进行了大概两个课时的讲授，具体内容是第二章成品板材（木芯板和木纹面板），从教师的教案和黑板板书看出备课相当扎实，课堂互动也比较灵活，学生的听课激情也比较高；随后我们一同到了学院的实训室，里面的实训内容划分比较全面，也有许多辅教工人，老师带领大家来到木工施工现场，教师给工人简单地讲解了上课内容，工人开始床头柜子的制作，20分钟后基本成形，接着教师给学生做了分组任务及强调好相关安全知识，同学们开始动手制作柜子，整个实训室的氛围非常好，同时大家都比较和谐；从这堂观摩课体验下来，我感受到课堂的丰富和其他学校课堂的与众不同。因此，这个教学案例也提醒了我们学校装饰材料课程的教改迫在眉睫。
六、课程改革后实践应用
为了更好地检验装饰材料课程教改的教学效果，最好的办法就是实践。具体的做法我认为可以分为两个方面，一方面在装饰材料课程结课后在校学生可以去当地建材装饰市场做兼职，专聘装饰材料销售员，不要认为这个职业对大学生来说比较卑微，其实这对成就一个优秀设计师是一个不错的锤炼。另一方面，要求在读大学生利用假期或课余时间去当地装饰公司做材料导购员，要想尽快地拿到客户或上升至设计师岗位，掌握市面上各类装饰材料是首要任务，其次才是与客户的沟通、预算、设计作图、施工及验收。往往刚毕业的环艺专业学生去找对口工作比较困难，客观因素是当今社会各行各业岗位的饱和，而主管因素还是在于自身，大多数学生毕业时想找设计师工薪高额的岗位，可看不到自身薄弱的专业能力和残酷人才竞争，这种现象在全国师范本科院校最为显耀。
高分子材料种类及用途范文
第一，植入人体的材料必须是无毒无害的。这包括材料本身和它所产生的分解产物，医学上叫降解产物。前文说到的“奥美定”，化学名为“聚丙烯酰胺”，危害就是其降解产物单体对人体有毒害。
第二，这种植入人体的材料必须相容性好。就是它的抗原性比较弱，没有排异反应，植入人体比较稳定。而现在不用说美容用的假体，就是肾脏移植和肝脏移植都有排异反应。
第三，手术时能比较方便地植入人体，如果出现问题或不想要时，又能干净彻底、一次性地取出。“奥美定”也违反了这一条。液态的“奥美定”很容易注射进入人体，但是一旦发生问题或是不喜欢塑造出来的外形，决不可能完全取出。
第四，材料的可塑性好，很容易让医生雕刻成他想要的形状。
第五，这种临床运用的材料必须能有足够长的时间和足够多的病例。我想，这13年，即1992年到2005年美国重新审查隆胸材料的13年，美国FDA（食品药品监督管理局）一定做了多项动物实验和小范围的人体实验。而我们国家这方面，却没有引起足够的官方重视。
可惜，目前来说符合以上五点的材料极少。
自身组织是最好的整形材料
任何人工材料都比不上人体自身的组织。因此，在手术中，首选的还是我们人体自身的组织，例如，人体骨、软骨、真皮组织或自己的脂肪等。
自身材料包括几类。第一类是自体脂肪，这点大家了解得比较多，主要是用来填充面部凹陷、细小的皱纹、鼻唇沟以及大众所熟知的隆胸、隆臀和丰唇。其优点就是上述的那五大标准，即无毒无害、相容性好、方便取材和植入、可塑性好和经过了一定时期的实践。当然也有缺点，那就是自身脂肪的提供是有条件的，过瘦的人无法提供足够多的自身脂肪。而且抽取脂肪时，会形成供区创伤。以隆胸为例，自身脂肪每次注入量应不超过80～120ml，过量容易导致脂肪液化坏死，使隆胸风险成倍增加，因而不能达到一次增大的效果，而且由于存在着脂肪的液化及纤维化，故间隔1-3个月后，应再次注射，直至达到理想的效果。
提供脂肪的供区部位最常见的有大腿、腹部和腰部，上述部位所提供的脂肪质量依次变差，即大腿为最优，其次为腹部，再次为腰部。
第二类为自体真皮组织。主要用途是用来充填面部较大的凹陷，如颞部、额头、下巴、鼻头以及面部不对称处。自身真皮的主要优点也是上述五项，除此之外，由于真皮有一定的厚度和韧性，能形成局部体积，所以一次整形成功后基本没有后顾之忧，不像脂肪容易被自体吸收，需要多次充填才能达到理想效果。但真皮在切取时会使供区产生明显创伤，而且一定会留下瘢痕。真皮的供区主要是下腹部、腋窝、臀沟、背部等不容易被留意的部位。目前自身真皮组织很少用于美容，用在整形修复手术中的机会比较多，比如车祸造成的外伤等等。
第三类是自体软骨。主要用途为隆鼻、垫下巴、眼窝再造、外耳再造以及再造。此类材料的供区部位主要是肋软骨，其次是耳廓软骨和鼻中隔软骨。
第四类是自身的骨。这类材料的用途比较少，主要用于隆鼻、垫下巴和再造。供区主要为肋骨、髂骨和腓骨。
自体软骨和骨的共同优点是能永久性与鼻部组织相融合，不会有排异反应，抗感染能力强;共同缺点是增加了手术的难度，对手术水平、操作要求较高，同时，骨和软骨的采取和雕塑也需要有相当的经验。自体软骨与自体骨相比，由于前者的软硬度更接近于鼻背软骨，易于雕塑，所以更加普遍采用。
第五类是自身的黏膜。这类材料大家应该听说的比较少。我们的嘴唇、鼻腔、口腔中都有黏膜。黏膜主要用来修复唇、鼻腔、口腔以及尿道黏膜的缺损。供区主要是口腔和阴道，缺点也是会造成供区创伤。优点是可以修复同类组织。
最后一类是自身毛发。毛发的使用也较少听到，其主要用途是发迹再造、秃顶、睫毛、眉毛、等修复。供区当然是头发了，缺点是有一定创伤，头皮会遗留疤痕。优点自然还是那五个标准。?
总的来说，美容整形手术应优先考虑自身组织，其次考虑固体的人工材料，最后考虑液体的人工材料。
人工材料：充分了解?慎重选择
人工材料主要指的是医用硅胶。硅胶是一种具有固体特性的胶体物质，其基本成分是二氧化硅（mSiO2·nH2O）。硅胶的物理结构是有丰富微孔和高的比表面积，在吸附、干燥、物质的分离、提纯、高纯质制备等领域有着广泛的应用。
由于它的化学组成及物理结构的特性，硅胶在应用中具有很多优点：如化学性质稳定，不与空气产生化学反应，用多久都不会变质；热稳定性好；硅胶具有刚性的骨架结构，有良好的耐磨性能和抗压强度；硅胶无毒、无腐蚀性，被美国FDA机构批准可用于食品与制药工业。
硅胶的颜色有白色、粉色、肉色、米黄色等，最常用的是肉色。按硅胶状态来分，目前最常使用的是固体医用硅胶和硅胶囊。
事先塑成各种形状的固体硅胶可用于充填面部凹陷，比如鼻、下颌、额头、腹部、颧部和眉弓等部位。上述的优点五原则中除了相容性稍差之外，都具备。不过硅胶的排异反应比较小，只有万分之一的可能性。但随着工艺的不断进展和硅胶纯度的不断增加，它的组织相容性也越来越好，是目前相对比较安全且应用最为广泛的人工材料。需要特别提醒消费者的是，如果植入硅胶假体后出现了排异反应，应立即取出。
再说硅胶囊。硅胶囊的表皮为较软的固体硅胶，内容物为液态硅胶、硅凝胶、水凝胶及生理盐水等。主要用途是隆胸和隆臀。硅胶囊可以根据需要定做成不同的形状，外观一般为半球状、水滴形及解剖形等。它的优点是可以一次性达到理想的胸围或者是臀围；缺点同样是具有排异反应，而且难以抵挡外力的作用，因为要严防暴力和锐器的伤害。比如你开车，气囊没有爆，胸被挤压到方向盘爆了，这都会发生问题。
高分子材料种类及用途范文篇10
姓班学成
名：级：号：绩：
2011．4
常用建筑装饰铝合金材料种类及其特征性
——铝合金材料种类及其特征
学（
生：
学
号：）
常州工学院
摘要：铝是一种比较年轻的金属,其整个发展历史也不过200年,而
有工业生产规模仅仅是20世纪初才开始的。但是由于一系列优良特性，以及高的回收再生性，因此，在工程领域内,铝一直被认为是“机会金属”或“希望金属”,铝工业一直被认为是“朝阳工业”。发展速度非常快,铝材已广泛用于交通运输、包装容器、建筑装饰、航空航天、机械电器、电子通讯、石油化工、能源动力、文体卫生等行业,成为发展国民经济与提高人民物质和文化生活的重要基础材料。在国防军工现代化、交通工具轻量化和国民经济高速持续发展中
占有极为重要的地位,是许多国家和地区的重要支持产业之一。特别是当今世界人类的生存和发展正面临着资源、能源、环保、安全等问题的严峻挑战,加速发展铝工业及铝合金材料加工技术更有着重大的
战略意义。
关键词：铝合金概念用途分类特性应用
一、铝合金概要
以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。
铝合金的用途也非常广泛。铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的，如铝—锰合金、金、铝—锌—镁比纯铝具有性能：易加性高、用范装饰效
色丰富。铝合金分硬铝、超硬铝等种类，各种使用范围，并有各自的代号，以供使
铝—铜合金、铝—铜—镁系硬铝合
—铜系超硬铝合金。铝合金
更好的物理力学
工、耐久
适围广、果好、花为防锈铝、类均有各自的用者选用。
而且铝合金仍然保持了质轻的特点，机械性能明显提高。铝合金材料的应用有以下三个方面：一是作为受力构件；二是作为门、窗、管、盖、壳等材料；三是作为装饰和绝热材料。利用铝合金阳极氧化
处理后可以进行着色的特点，制成各种装饰品。铝合金板材、型材表面可以进行防腐、轧花、涂装、印刷等二次加工，制成各种装饰板材、型材，作为装饰材料。
铝合金是应用最广的一种防锈铝，它的强度不高，不能热处理强化，在退火状态下有高的塑性，而蚀性好，焊接性好，切削加工性不良。用於制造要求高可塑性和良好焊接性、在液体或气体介质中工作的低载荷零件如油箱、油管、液体容器等；线材可制作铆钉。
二、铝合金分类及应用
铝合金种类很多，用于建筑装饰的铝合金是变形铝合金中的锻铝合金（简称锻铝，代号LD）。锻铝合金
是铝镁硅合金（AI——Mg——St合
金），其中度，冲击韧可以高速挤壁、中空的各结构复杂的性能和耐蚀性十分光洁，并且
AI—Mg—St系合金中应用最为广泛的合金品种。
铝合金按照成分可以分为以下几种：一般铝合金、锻铝合金、铍铝合金、银铝合金、硬铝合金、镍铝合金、稀土铝合金、银锰铝合
的LD31具有中等强性高，热塑性极好，压成结构复杂、薄种型材或锻造成锻件。LD31的焊接优良，加工后表面容易着色，是
金、金钯铬铝合金、金钯钼铝合金、金钯铁铝合金等。例：典型牌号有LD2-2（6070）、LD10（2014）、LD30（6061）、LD31（6063）。其中LD2-2具有良好的塑性，冷、热态都易成形。广泛用于制造中等强度常温下工作的锻件、挤压型材和管材。LD10又称高强度硬铝，与LY12合金的强度相当，锻造性能较LY12好，有良好的塑性，有较好的耐热性和可焊性，但材料的纵向和横向性能差距较大。可加工成管、棒、型、线及锻主要用作高负荷的件。LD30和LD31中等强度，有良好的和优良的可焊性、抗性，无应力腐蚀裂倾
件，结构具有塑性蚀向，
可阳极氧化。适合作建筑装饰型材及各种需要良好耐蚀性要求的结构件、工业材。
铝合金按照工艺可以分为：防锈铝合金、低温铝合金、超硬铝合金、变形铝合金、耐热铝合金、特殊铝合金、铸造铝合金。例：防锈铝是热处理不可强化合金，只能通过冷加工来强化。常用的有LF2（5052）、LF4（5083）和LF21（3003），具有中等强度良好的塑性和抗蚀性。超硬铝典型牌号有LC4，亦称超高强度硬铝，挤压件室温下的抗拉强度不小于539MPa。主要用于航空工业，飞机结构中主要受力元件。
铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。
铝合金的广泛应用：铝合金门窗、铝合金百页窗帘、铝合金装饰板、铝箔、镁铝饰板、镁铝曲板、铝合金吊顶材料、铝合金栏杆、扶手、屏幕、格栅等。
例如：铝箔是指用纯铝或裢合金加工成的薄片制品。铝箔有很好的防潮性能和绝热性能，所以铝箔以全新的多功能保温隔热材料和防潮材料广泛用于建筑业；如卷材铝箔可用作保温隔热窗帘，板材铝箔（如铝箔波形板、铝箔泡沫塑料板等）常用在室内，通过选择适当色调图案，可同时起很好装饰作用。
三、铝合金特征性
从总体来说：铝是一种轻金属,密度小(2.79/Cm3),具有良好的强度和塑性，铝的导电性能和导热性能都很好，化学性质也很活泼，暴露于空气中，表面易于生成一层氧化铝薄膜，保护下面金属不再受到腐蚀，所以铝在大气中耐蚀性较强，但因薄膜极薄，因而其耐蚀性有一定限度。纯铝具有很好的塑性，可制成管、棒、板等。
但铝的强度和硬度较低。铝的抛光表面对白光的反射率达80％以上，对紫外线、红外线也有较强的反射能力。铝还可以进行表面着色，从而获得具有良好的装饰效果。铝合金具有较好的强度，超硬铝合金的
强度可达600Mpa，普通硬铝合金的抗拉强度也达200-450Mpa，它的比钢度远高于钢，因此在机械制造中得到广泛的运用。
铝的导电性仅次于银和铜，居第三位，用于制造各种导线。铝具有良好的导热性，可用作各种散热材料。铝还具有良好的抗腐蚀性能和较好的塑性，适合于各种压力加工。铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来
提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。
可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金和铝锌合金。
然而总体特性有以下一些：
1:质轻：铝的比重为钢铁的三分之一,在运输工具及自动化设备上扮演极其重要的角色。
2:强度:利用各种合金这添加和轧延,锻压及不同等级这热处理制程,可生成之强度达HB25°-HB167°之各种铝合金产品。3:耐蚀性:铝在自然环境中,表面会自然形成薄层之氧化膜,可阻绝空气中氧避免进一步氧化,具有优良之耐腐蚀性.铝表面如再经各种不同层次之处理,其耐腐蚀性更佳,可适用于较为恶劣之环境。
4:成型性:利用完全退火或局部退火可生成较为
软质之铝合金,适用于各种成型加工及折弯,冲压,深冲等加工.。
5:导电性:铝的导电性为铜之60%,但重量仅为铜的三分之一,相同重量之铝其导电度为铜之二倍,故以导电度计算,铝的成本远低于铜。
6:导热性:铝的热传导性极佳,故在电器,电子散热系统及家庭五金,热交换器上被广泛使用。
7:加工性:铝的加工特性佳可被加工成棒,线.挤型,片,板,塑型材,供各种用途使用.尤其2XXX/6XXX/7XXX等系列铝合金,可做精密
车,铣.被广泛用于航太,电子,机械零组件,自动化生产及高科技设备
等。
8:耐热：一般铝合金均不耐高温,且在高温状态下会生成变形,但在研究人员的努力下,已研发出可耐高温达427℃不变形的新铝合金材料。
9:无毒性:铝不具毒性,在食品容器及食品包装材料如铝罐,铝箔包(利乐包)等,应用极多。
10:环保性:铝之价格较一般铁.钢材高,但易于回收重熔使用.为当前最环保之金属材料。
11:表面处理:铝具有优良之表面处理性,包括阳极处理,涂覆,电镀等等，尤其阳极处理可利用不同之化学染剂生成各种色彩及高硬度之皮膜。
12:无低温特性：铝在超低落温之状态下,无一般碳钢的脆化问题。
四、铝合金应用
铝与铝合金由于自身的优良特性，所以用途非常广。比如：航空航天用铝材用于制作飞机蒙皮、机身框架、大梁、旋翼、螺旋桨、油箱、壁板和
起落架支柱，以及火箭锻环、宇宙飞船壁板等。交通运输用铝材用于汽车、地铁车辆、铁路客车、高速客车的车体结构件材料，车门窗、
货架、汽车发动机零件、空调器、散热器、车身板、轮毂及舰艇用材。建筑装饰用铝材铝合金因其良好的抗蚀性、足够的强度、优良的工艺性能和焊接性能，主要广泛用于建筑物构架、门窗、吊顶、装饰面等。
下面就根据铝合金的特性介绍下广泛的用途。
1：应用最广的一种防锈铝（代号LF21），它的强度不高，不能热处理强化，在退火状态下有高的塑性，而蚀性好，焊接性好，切削
加工性不良。用于制造要求高可塑性和良好焊接性、在液体或气体介质中工作的低载荷零件如油箱、油管、液体容器等；线材可制作铆钉。而且耐蚀性高、焊接性能好。导
热性、导电性比纯铝低得多。可用冷变形加工进行强化而不能热处理强化。适用于作焊接结构件。
2：硬铝，有较高的强度，热变形时塑性高，可热处理强化，在淬火及人工时效状态下使用，在退火和刚淬火状态下塑性中等，点焊性能好，气焊和氩弧时有裂纹倾向，抗蚀性不高，切削加工性在淬火和冷作硬化后尚好，退火后低。切削加工性良好，耐蚀性比LD7、LD8耐热锻铝较好，在挤压半成品中，有形成粗晶环的倾向，用于制造在较高温度下工作的承力结构件。
3：高强度铝合金，在退火和刚淬火状态下的可塑性中等，可热
处理强化，通常在淬火、人工时效状态下使用，此时得到的强度比一般硬铝高得多，但塑性较低，有应力集中倾向，点焊性能良好，气焊不良，热处理后的切削加工性良好，退火状态稍差，LC9板材的静疲劳、缺口敏感、抗应力腐蚀性能稍优于LC4。用于制造承力构件和高载荷零件等
4：高强度锻铝，热
态下有高的可塑性，易
于锻造、冲压，可热处
理强化，工艺性能较
好，抗蚀性也较好，但
有晶间腐蚀倾向，切削
加工性和点焊、滚焊、
接触焊性能良好，电焊、气焊性能不好。用于制造形状复杂和中等强度的锻件和冲压件等。
还有中等强度铝，在热态和退火状态下可塑性高，易于锻造、冲压，在淬火和自然状态下具有LF21一样好的耐蚀性，易于点焊和氢原子焊，气焊尚可。切削加工性在淬火时效后尚可。用于制造塑性和高耐蚀性、中等载荷的零件以及形状复杂的锻件。
五、结束语
在当今科技高度发展的世界，生活中运用的建筑材料越来越多，
并且质量越来越好，优点越来越多，更加满足了人们的生活需求。我相信在以后的日子里，人们会更加努力的去探索、去发现研究这一类更能满足人们生活需求的建筑装饰材料。
参考文献：
《电解法生产铝合金》；
《铝合金、铝合金制品挤压成形与表面处理》；
《铝及铝合金工艺与设备》；
高分子材料种类及用途范文篇11
【关键词】多元早期阅读环境生活快乐
【中图分类号】G61【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2016）04-0086-01
一、创设温馨自主的多元阅读情境――爱上阅读
多元阅读情景不仅是指幼儿园的阅读吧、阅读走廊、阅读区，还有家庭小书屋等都可以是幼儿阅读的场所。在这些场所中将书放在开放式的书架上以及放在书桌上，能让幼儿随时摸得到书，随时与书亲密接触，随时与书建立感情。
（一）温馨、惬意的阅读吧和阅读走廊
阅读吧是幼儿每周都要光顾的阅读区域，我们按书的种类进行分类，且每一类按小、中、大不同年龄段分类摆放在小图书架上，以适合每个年龄段的幼儿阅读。同时设置了温馨的动物小沙发及小坐垫，孩子们三三两两地靠在舒适的软垫上惬意、自在地享受阅读。
（二）纷呈多样的阅读活动区
每班根据本班的实际情况建立与课程相结合的阅读活动区。阅读区的内容可谓纷呈多样：书架最明显的位置摆放着幼儿在教学活动中已阅读的多本图书，对于一些余兴未了、喜欢阅读的小小爱好者们可是又多了一次细读、精读的机会。书桌旁的工具袋里摆放着修补图书的胶带、剪刀、各色纸等，使得幼儿更加懂得学会如何爱护图书。操作架上提供讲述及表演的材料，如玩偶、道具等，对于表演欲较强的孩子们是他们大显身手的小舞台。因此，阅读区成了孩子们最喜爱的场所。
（三）暖暖爱意的家庭小书屋
家庭小书屋是在家长了解阅读的基础上创设的。在创设小书屋前，我们通过家长学校、家长会等逐步渗透家庭阅读方面的知识，使得家长能科学地进行亲子阅读的指导。小书屋的创设不仅让幼儿在家庭中享受温馨，还让父母养成了每天与孩子进行20分钟的亲子阅读的习惯。拉近了亲子之间的亲密关系，使得小书屋充满了暖暖爱意。
二、提供科学适宜的多元阅读材料――广泛阅读
科学适宜的阅读材料能较好地体现以幼儿发展为本的现代教育理念，扩展幼儿生活、学习的范围，帮助幼儿获得各类信息、认识周围世界。因此，让幼儿接触科学适宜的阅读材料，能最大限度地满足每个幼儿对不同阅读材料的多元选择需求，激起幼儿进行广泛阅读。
（一）选择题材多样与文体多样的阅读材料
题材的多样化是指从儿童生活到科学知识，从环境问题到生命教育、亲情、友谊、克服困难等。各种不同题材和不同的讨论议题，都可以让幼儿接触。幼儿从多种题材的阅读材料中可以感受亲情、友情等许多知识与心理情感方面的内容，如绘本《幸福的大桌子》让幼儿感受到大家庭的温暖与幸福。在这样多元的并富有情感色彩的阅读内容中，孩子所阅读的便是多元的知识与多元的情感经验。文体的多样化是指幼儿的阅读不仅可以是儿歌、诗、故事，还可以有传记、散文和知识性图书。不同的文体材料通常会成为课程教材的主力军，他们会呈现在一日活动中。
（二）提供不同年龄段幼儿喜欢的阅读材料
众所周知，不是每个阅读材料都能拿来所用，必须要根据幼儿的年龄特点及就近发展区来选择幼儿适宜、喜爱的阅读材料。小班幼儿较适合阅读生活类材料；中班幼儿适合认知类、社会类的阅读材料；而大班幼儿更适合阅读社会类、生成性材料。科学适宜的阅读材料能给幼儿带来多元的视觉信息刺激。静态的画面易培养幼儿持久、细致的观察力，动态的画面易集中幼儿的注意力，引起幼儿主动阅读的兴趣，二者有机结合，合理使用，使得幼儿在生活中快乐阅读，在阅读中感悟生活的快乐，促进了幼儿阅读能力的提高，阅读情感的升华。
三、建立多元互动的阅读关系――分享阅读
多元互动的阅读关系就是由教师、家长、幼儿这三者之间的互动，形成了师幼互动、同伴互动、亲子互动的阅读模式。
（一）师幼互动引发幼儿学会阅读
阅读活动需要师幼间友好密切的互动。教师与幼儿之间平等亲密的互动主要体现在：由教师主动发起阅读活动，引导幼儿开展阅读活动，并持续关注幼儿的阅读情况，给予幼儿鼓励赞赏；或教师受到幼儿阅读行为的影响，积极回应幼儿的行为，敏感察觉幼儿的需求和兴趣，给予支持帮助，及时调整引导方式，极力促进幼儿完成阅读活动等，这些都将有效地推动幼儿阅读活动。
（二）同伴互动带动幼儿喜欢阅读
幼儿极易受同伴的影响，同伴的言行举止都会在幼儿之间相互影响和相互效仿，让幼儿教育幼儿是一种有效的教育方式。在日常生活的阅读活动中幼儿之间的相互影响作用更大，通过幼儿与伙伴的共同阅读和相互交谈，促进幼儿之间的相互影响和相互学习，更能增强幼儿对阅读的喜爱程度。因此，教师要积极为幼儿营造能激发同伴互动的环境，活动环境都能促进幼儿之间的相互影响，带动更多的幼儿热爱看书，与书为友，在同伴中树立热爱阅读的榜样，在班级形成爱书、爱阅读的良好氛围。
（三）亲子互动给予幼儿享受阅读
亲子互动阅读是指父母和孩子围绕阅读材料展开讨论、交流的一种分享性、个别化的阅读活动。作为培养幼儿基本阅读能力的重要途径的亲子互动阅读，不仅可以开拓视野、增长知识、培养丰富的想象力、创造力等，而且可以促进亲子的情感交流。如：父母带幼儿外出游玩时，与孩子阅读公园的一些指示牌、提示牌等。孩子很愿意让父母了解自己的想法，他们在讨论中获得精神的愉悦，享受亲子阅读的快乐。
四、尝试多元趣味的阅读途径――品味阅读
高分子材料种类及用途范文1篇12
关键词：陶瓷材料；组成；性能特点；应用
1概述
利用天然硅酸盐矿物(如粘土、长石、石英等)原料制成的陶瓷叫普通陶瓷，也叫传统陶瓷。传统陶瓷是指以粘土等天然矿物粉末为原料，经混合、塑化、成形、烧结而成的固体材料。广义的陶瓷则包含一切天然及合成的无机非金属固体材料，如水泥、耐火材料、玻璃、石墨、天然石、现代工程陶瓷及功能陶瓷等。由于陶瓷材料耐高温、耐腐蚀、硬度高，甚至还具有特殊的电、磁、热、光等功能效应，在现代生活及工业中已得到了广泛的应用，是很多高科技产品制作的必需材料。
普通陶瓷原料来源广、成本低、用量大。天然原料中的杂质对陶瓷的性能不利，因此，可以采用人工合成纯度高的原料(如氧化物、氮化物、碳化物、硅化物、硼化物、氟化物等)。用传统陶瓷工艺方法制造的新型陶瓷，也叫现代陶瓷或特种陶瓷。陶瓷一般由晶相、玻璃相和气相组成。汽车工业应用多属精细陶瓷，在汽车上很早以前就在火花塞、窗玻璃、水泵的机械式密封上使用了陶瓷。而且作为排放对策，触媒载体、氧传感器、爆震传感器等功能陶瓷相继出现。目前，已有许多发动机零件采用结构陶瓷制造，不久将来，陶瓷发动机将会出现。
2陶瓷的组成
传统上的陶器、瓷器、玻璃、水泥和耐火材料，其主要成分为硅酸盐类物质，所以也称为硅酸盐陶瓷或硅酸盐材料。随着材料科学与工程的发展，陶瓷材料的范畴也不断扩展，涌现了一系列应用于高技术场合的新型陶瓷，或称特种陶瓷、先进陶瓷，如功能陶瓷、半导体材料、新型玻璃、非晶态材料及人工晶体等。新型陶瓷的组成已不局限于硅酸盐，还包括其他含氧酸盐、氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫系化合物、硅、锗等。其形态也趋多样化，还有超微粉体(即纳米材料)，单晶和非晶材料，以及纤维、晶须、薄膜、复合材料等，各有独特的性能及用途。
一般陶瓷由多种原料经塑化、成形、烧成后而制成，所以大多数陶瓷材料均含有一种或一种以上的晶体、一定数量的玻璃相及少量的气相，为一种多相固体材料。
陶瓷中的晶相主要有硅酸盐、氧化物及非氧化物三种。晶相是陶瓷中量大而主要的部分，其种类、大小、分布、数量对陶瓷的性能起决定作用。普通陶瓷中的玻璃相是以长石熔融的液相为主体构成的低熔点非晶态物质，常富含氧化硅、碱金属氧化物及杂质，可充填晶粒间隙而提高致密性，降低烧结温度和抑止晶粒长大，黏结分散的晶粒形成一定强度。但玻璃相的强度及耐热性低，过多则会降低陶瓷的性能。一般陶瓷中玻璃相占20%～40%。气孔来自于烧结过程中各组分发生物理、化学作用而生成的空隙及压制不致密而残存的空隙。气孔使应力集中增加，有效断面下降，导致强度下降。同时，还使电绝缘性及透明性下降。一般陶瓷的气孔体积百分比达5%～10%左右，甚至更高。
3陶瓷材料的性能特点
一般而言，陶器杂质多，烧结温度低(即烧结不充分)，坯体断面粗糙无光，有较大的气孔率和吸水率，如烧结砖、瓦、罐等。瓷器成分较纯，烧结温度高(即烧结充分)，坯体致密细腻，具有一定光泽，基本不吸水，如日用细瓷等。而炻器则介于陶器和瓷器之间，如普通的墙地砖、卫生陶瓷、化工陶瓷等。
与传统陶瓷相比，新型陶瓷具有：第一，其组成、纯度、粒度得到了精选，组成已超出了传统陶瓷的成分范围，是一些纯的氧化物、氮化物、硼化物及其他盐类或单质；第二，应用领域已从结构材料扩展到电、光、声、热、磁等功能材料方面；第三，成形工艺方面应用了等静压成形、热压铸成形等；第四，制品的形态有单晶、薄膜、纤维及复合形式等。显然，陶瓷材料的涵义已大大得到扩展。陶瓷材料的性能特点主要有以下几个方面。
（1）弹性模量大，即刚性好，是各种材料中最高的。陶瓷材料在断裂前无塑性变形，是脆性材料，冲击韧性很低。如果设法减少材料内部的缺陷(气孔和裂纹)，陶瓷材料的强度和韧性会大大改善。
（2）抗压强度比抗拉强度高得多。陶瓷的抗拉强度与抗压强度之比为1:10(铸铁为1:3)。此外，陶瓷硬度高，一般为1000～5000HV；金刚石属于最硬的物质，为6000～10000HV(而淬火钢仅为500～800HV，塑料小于20HV)。
（3）熔点高，高温强度高，线膨胀系数很小，是一种较好的高温材料。用陶瓷材料制造的发动机体积小，热效率大大提高。陶瓷材料在高温下不氧化，抗熔融金属的侵蚀性高，可用来制作坩埚，对酸、碱、盐大都具有良好耐蚀性。但和金属相比，陶瓷抗热冲击性差，不耐温度的急剧变化。
（4）导电能力在很大范围内变化。大部分陶瓷可作为绝缘材料，有的可作为半导体材料，还可以作为压电材料、热电材料和磁性材料等。某些陶瓷具有光学特性，可作为激光材料、光色材料、光学纤维等。有的陶瓷在人体内无特殊反应，可制作人造器官(称为生物陶瓷)。陶瓷材料作为功能材料具有广泛的应用前景。
4陶瓷材料的分类
陶瓷产品的种类繁多，性能各异，其分类方法也各不相同。总体上可分为普通陶瓷和特种陶瓷。从组成上可分为氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷。现代陶瓷又称精细陶瓷，可分为结构陶瓷和功能陶瓷两类。
汽车用陶瓷大致可分为功能材料和结构材料。功能材料是利用其绝缘性、介电性、压电性、半导体、磁性等特异功能，主要用于陶瓷传感器，以不断满足汽车电子化的急剧发展。
5陶瓷材料的用途
结构陶瓷因具有良好的性能，如高强度、高耐蚀性、高耐磨性、低膨胀系数、隔热性好及低密度等，用它来替代耐热合金能大幅度地提高热机效率、降低能耗、节约贵重金属、达到轻量化效果。目前，已广泛用于制造发动机和热交换器零件。此外，结构陶瓷还被用来制造切削工具、轴承、泵的机械密封环等，实用效果较好。结构陶瓷的优良机械性能要得以充分发挥，并用于大量生产的汽车零件，就需要解决性能的稳定性和再现性及不断完善加工技术、评价技术、接合技术等方面的问题。功能陶瓷主要用于传感器，此外，还可用于各种执行元件、陶瓷加热器、导电材料、显示装置等。陶瓷传感器在温度传感器、位置传感器、速度传感器、气体传感器、湿度传感器、离子传感器、仓储等得到非常广泛的应用。用于汽车的传感器应具有的特性:要能长久适用汽车特有的恶劣环境(高温、低温、振动、加速、潮湿、噪声、废气)，要小型轻量，重复使用性要好(精度达±0.5%～1%)、输出范围要广。
汽车用温度传感器以热敏系为主，发动机冷却水温度调节也有采用感温铁氧体的。
（1）热敏电阻
过渡族金属氧化物系陶瓷半导体随温度升高其电阻下降，把具有这种特性的半导体称为热敏电阻。热敏电阻的使用温度可达1000℃，被广泛用于防止排气净化触媒的过热。上述这种随温度升高电阻下降的热敏电阻称为NTC(负电阻温度系数)热敏电阻。BaTiO3系半导体，在居里点以上电阻急剧增加，把这种具有正电阻温度系数的热敏电阻称为PTC热敏电阻。通过改变化学成分(更换Sr或Pb)来控制电阻急剧增加而产生的温度变化；可作为自行控制温度加热器或温度补偿用热敏电阻。这种PTC加热器被用于自动阻风门、各种传感器内加热体、进气加热器等。
（2）感温铁氧体
由于它利用了在居里点导磁率急剧变化的特性，被利用于温度转换。当温度上升时，热运动剧烈，其感温铁氧体的固有特性即自发极化消除。为使三元触媒工作，必须使排气空燃比保持在理论空燃比，即氧为零的状态，为此采用氧化锆氧传感器，氧化锆管的内侧通入大气，外侧引入排气。温度升高，氧就离子化，由于离子浓度差在固体电解质中将产生自大气侧向排气侧的扩散，构成一种浓淡电池，从而产生电势。排气侧，白金触媒的作用，使氧与一氧化碳、碳化氢、氢分子等发生反应，达到平衡浓度。氧浓度以理论空燃比为界产生急剧变化。其结果，氧传感器在理论空燃比上下会发生阶跃性变化的信号。利用该信号，可反馈控制空燃比。
在氧分压低的保护气中，TiO2晶体中形成晶格缺陷，使电阻下降，利用这一现象制成氧传感器。已实用化的稀薄燃烧空燃比传感器，是利用氧化锆固体电解质的电化学泵作用的氧化锆传感器。将氧化锆固体电解质通以电流，从而产生阴极吸氧，阳极放氧现象。当外加电压保持一定时，输出电流与空燃比呈正比，据此测定该电流即可求出空燃比。此外还有其它的气体传感器，如金属氧化物半导体传感器，是利用表面吸附气体成分变化电阻也随之变化这一性质制成。利用溅射法形成ZnO及SnO2薄膜，由于NO2在膜表面上吸附负电荷，在NO2浓度增加的同时，元件电阻增大。另外薄膜元件的灵敏度较好。这些传感器不受H2、CO或O2的影响，在数秒钟内即可检测出数ppm的NOx,这是用于柴油机检测NOx的理想传感器。温度传感器在汽车行业不仅用于空调，还具有防止玻璃结露的作用。
陶瓷湿度传感器的类型:一是半导体型。它是利用水的电子给予性化学吸附所产生的半导体电阻变化的原理；二是容量型。利用水的吸附产生容量变化的原理。采用的氧化物有Al2O3、Ta2O3等；三是质子传导型。它是利用多孔质陶瓷表面上水的物理吸附及毛细管凝结而引起电阻变化的原理。目前主要采用在室温附近的质子传导型。
爆震传感器可预知高负荷下易产生的爆震，以防止点火延迟，特别适用于装有涡轮充电机的发动机。检测爆震主要根据汽缸部件的振动(一旦产生爆震，机械振动就加剧)，间接地察觉爆震。
压电性是指一旦加力，就产生电压。具有压电体的陶瓷已在许多领城广泛应用。这种被称作PZT的材料除在传感器上得到利用外，还被用在倒车报警器上，作为超声波的接收器和发射器而被利用。
陶瓷促动器:陶瓷压电体一旦沿电极化方向施加电压，就会因压电效应沿极化方伸张。利用这一性质，开发了陶瓷促动器。发动机控制用的陶瓷促动器，把多个薄板状压电陶瓷叠层，通过对其施加电压得到位移。利用外加电压得到的位移量，是很微小的，但发生力大，动作也迅速。
6车用新型陶瓷材料
汽车的陶瓷材料是采用高纯超细的氧化物、氮化物、硼化物、碳化物等原料，经过预处理、破碎、磨粉、混合、成形、干燥、烧结等特殊工艺而得到的结构精细的无机非金属材料。它具有高强度、高耐热性、抗蚀性、高硬度、高耐磨性、密度小、变形小、抗热冲击等一系列优点，特别是抗拉强度和弯曲强度可与金属相比。陶瓷大体上可以分为结构陶瓷和功能陶瓷，用结构陶瓷代替高强度合金制造涡轮增压发动机、燃气轮机、绝热发动机，可以将现在发动机的燃烧温度从700～800℃提高到1000℃以上，热效率提高1倍以上。结构陶瓷的质量为铁的一半，节能效果非常显著，同时还能减少环境污染，节约钢材等金属材料。但由于陶瓷材料性能的再现性和可靠性差，不能确保大量生产的稳定性，同时陶瓷具有加工困难、质脆、稍有缺陷就容易破裂，以及成本高等缺点，所以目前还没广泛使用。
新型陶瓷多由碳化硅和氮化硅等无机非金属烧结而成。与以往使用的氧化铝陶瓷相比，强度是其三倍以上，能耐l000℃以上高温，新材料推进了汽车上新用途的开发。例如:要将柴油机的燃耗费降低30%以上，可以说新型陶瓷是不可缺少的材料。现有汽油机中，燃烧能量中的78%左右会在热能和热传递中损失掉。柴油机热效率为33%，与汽油机相比已十分优越，然而仍有60%以上的热量损失掉。因此，为减少这部分损失，用隔热性能好的陶瓷材料围住燃烧室进行隔热，进而用废气涡轮增压器和动力涡轮，来回收排气能量。试验证实，可把热效率提高到48%。新型陶瓷具有良好耐热性能和耐腐蚀性，如日本五十铃汽车公司最早将它用于小型柴油机火花塞。
7陶瓷材料在车辆上的应用
陶瓷的性能由两种因素决定。首先，物质结构主要是指化学键的性质和晶体结构。它们决定陶瓷材料的性能，如耐高温性、半导体性及绝缘性等。其次，显微组织，包括相分布、晶粒大小和形状、气孔大小和分布、杂质、缺陷等。这对材料的力学性能影响极大，而显微组织又受制备过程中各种因素的影响，在使用时必须严加注意。陶瓷的性能及应用如下。
（1）普通陶瓷
普通陶瓷是以粘土、长石、石英为原料，经配制、烧结制成。这类陶瓷具有质地坚硬、不生锈、耐腐蚀、不导电、加工成形性好、成本低等优点。其缺点是强度较低，一般最高使用温度不超过1200℃。这类陶瓷产量大种类多，广泛用于电气、化工等行业。
（2）氧化铝陶瓷
氧化铝瓷的原料是工业氧化铝，性能好，但工艺复杂、成本高。氧化铝瓷强度大、硬度高，耐热温度可达1600℃，耐腐蚀、绝缘性好。但脆性大，抗震性差。主要用在喷砂用的喷嘴、火箭用导流罩。还可作化工泵用密封滑环、轴承及切削刀具等。
（3）碳化硅陶瓷
碳化硅陶瓷是用碳化硅粉，用粉末冶金法经反应烧结或热压烧结工艺制成。碳化硅瓷最大特点是高温强度高，传热能力强，热稳定性好，并耐磨、抗蠕变性好。用作火箭尾部喷管喷嘴、轴承、高温热交换器材料以及各种泵的密封圈。
（4）氮化硅陶瓷
氮化硅陶瓷是新型工程陶瓷，它原料丰富、加工性能好、用途广泛。制备方法有反应烧结法和热压烧结法。前者是用硅粉加入少量Si3N4粉，成形后在氮气下经1210℃氮化1.5h，然后再进行机械加工，最后在1450℃氮化直至硅都变成氮化硅，所得制品致密。
氮化硅耐高温、抗热震性好，可制作高温轴承、输送铝液的电磁泵管道、炼钢用铁水流量计。制成燃气轮机零件，提高效率30%，并可减轻自重，制成切削刀具可加工淬火钢、冷硬铸铁等。从材料来看，最好的发动机材料应是在1400℃情况下，每分钟旋转数千至数万次而不损坏。目前，高应力的镍基或钼基合金也只能在1100℃下，可耐60000转/min。为把发动机热效率提高，则发动机的工作温度必提高到1100～1500℃，此时金属材料就不适用，而Si3N4陶瓷材料，可以满足要求。用Si3N4陶瓷材料制造发动机，由于工作温度提高到1370℃，发动机效率可提高30%。同时由于温度提高，可使燃料充分燃烧，排出的废气中污染成分大幅度下降，不仅降低能耗，并且减少了环境污染。
（5）其它陶瓷材料
陶瓷材料种类繁多，各有特色，可制成各种功能元件。氧化锂瓷为高温材料。滑石瓷为高频绝缘材料。氧化钍瓷为介电材料。钛酸钡瓷为光电材料。硼化物、氮化物、硅化物等金属陶瓷为超高温材料。铁氧体瓷为永久磁铁、记忆磁铁、磁头等材料。稀土钴瓷为存贮器材料。半导体瓷为亚敏元件、太阳电池等材料。
由于新型陶瓷的使用，柴油机瞬间起动将变成可能。采用新型陶瓷的涡轮增压器，它比当今超耐热合金具有更优越的耐热性，而比重却只有金属涡轮的约三分之一。因此，新型陶瓷涡轮可以补偿金属涡轮动态响应低的缺点。其他正在进行研究的有:采用新型陶瓷活塞销和活塞环、挺柱等运动部件。由于重量的减轻，发动机效率可望得到提高。目前，陶瓷基复合材料零件的价格远比金属零件价格高。制造时可能产生内部裂纹且陶瓷零件的强度波动较大，高温时有所下降。但由于陶瓷材料具有优良的机械性能和低密度特点，世界各国都在大力发展，努力改善其基本性能和工艺技术，以求降低成本，提高可靠性。