高分子材料的研究篇1
【关键词】功能材料；高分子；现状；发展
材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类文明的重要里程碑，如今有人将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱。进入本世纪80年代以来，一场与之相适应的“新材料革命”蓬勃兴起。功能材料是新材料发展的方向，而功能高分子材料占有举足轻重的地位，由于其原料丰富、种类繁多，发展十分迅速，已成为新技术革命必不可少的关键材料[1]。
1.功能高分子材料
功能高分子材料在其原有性能的基础上，赋予其某种特定功能。诸如：化学性、导电性、光敏性、催化性，对特定金属离子的选择螯合性，以及生物活性等特殊功能，这些都与在高分子主链和侧链上带有特殊结构的反应基团密切相关。
2.功能高分子材料的研究现状
在原来高分子材料的基础上，可将功能高分子材料分为两类：一类是以改进其性能为目的的高功能高分子材料；另一类是为赋予其某种新功能的新型功能高分子材料[2]。
2.1高功能高分子材料
2.1.1化学功能高分子材料
化学功能高分子材料通常具有某种化学反应功能，它将具有化学活性的基团连接到以原有主链链为骨架的高分子上。离子交换树脂是一种带有可交换离子的活性基团、具有三维网状结构、不溶的交联聚合物，在水中具有足够大的凝胶孔或大孔结构，由于它具有高效快速分析和分离功能，目前已广泛用于硬水软化、废水净化、高纯水制备、海水淡化、溶液浓缩和净化、海水提铀，特别是在食品工业、制药行业、治理污染和催化剂中应用的更为广泛。
2.1.2光功能高分子材料
在光的作用下，实现对光的传输、吸收、贮存、转换的高分子材料即为光功能高分子材料。近年来，在数据传输、能量转换和降低电阻率等方面的应用增长迅速。感光性树脂由感光基团或光敏剂吸收光的能量后，迅速改变分子内或分子间的化学结构，引起物理和化学变化。光致变色高分子具有光色基团，不同波长的光对其照射时会呈现不同的颜色，而当其受到特定波长照射后又会恢复为原来的颜色。利用这种可逆反应可以实现信息的存储、信号的显示和材料的隐蔽，应用前景十分诱人。
2.1.3电功能高分子材料
依据材料的结构和组成，可将导电高分子分为两大类：一类是依靠高分子结构本身所能提供的载流子导电的结构型导电高分子，在电致显色、微波吸收抗静电、等领域显示出广阔的应用前景。另一类是高分子材料本身不具有导电性能，依靠添加在其中的炭黑或金属粉导电的复合型导电高分子，具有制备方便，实用性强的特点，在许多领域发挥着重要的作用，常用作导电橡胶电磁波屏蔽材料和抗静电材料。
2.1.4生物医用高分子材料
生物医用高分子包括医用高分子和药用高分子两大类。
医用高分子材料材料科学应用于生物医疗的交叉学科，将加工后的无生命的材料用来取代或恢复某些组织器官的功能。医用高分子材料作用于人体必须具备生物相容性、化学稳定性、耐腐蚀老化、易于加工等优点，主要用于人工器官、治疗疾患、诊断检查等医疗领域中。目前，医用功能高分子材料在心血管的植入、局部整形和眼睛系统的矫正等方面获得了较大成果。
新型高分子药物，具有缓释、长效、低毒的特点，分为两类：一类药物即为高分子本身，可以直接用作药物，也可以通过合成获得某些疗效。另一类高分子药物高分子本身没有药用价值，而是作为药物的载体，以离子键或共价键的形式连接具有药理活性的低分子化合物，制成高分子药物控制释放制剂。一方面达到将最小的剂量在作用于特定部位产生治效的目的；另一方面使药物的释放速率可控，在提高疗效的同时降低了毒副作用[3]。
2.2新型功能高分子材料
2.2.1高吸水性高分子材料
近年来开发的高吸水性树脂是一种新型功能高分子材料，它可吸收自身重量数百倍至上千倍的水，自身含有强亲水性基团同时具有一定交联度。此外，高吸水性树脂的保水性能极好，即使受压也不会渗水，而且具有吸收氨等臭气的功能。高吸水性树脂在石油、化工、轻工、建筑等部门被用作堵水剂、脱水剂、增粘剂、密封材料等；在农业上可以做土壤改良剂、保水剂、植物无土栽培材料、种子覆盖材料，并可用以改造沙漠，防止土壤流失等；在日常生活中，高吸水性树脂可用作吸水性抹布、餐巾、鞋垫、一次性尿布等。
2.2.2CO2功能高分子材料
在不同催化剂作用下，以CO2为基本原料与其他化合物缩聚成多种共聚物。其中研究较多、已取得实质性进展、并具有应用价值和开发前景的共聚物是由CO2与环氧化合物通过开键、开环、缩聚制得的CO2共聚物脂肪族碳酸酯。把长期以来因石化能源燃烧和代谢而排放的污染环境、产生温室效应的CO2视为一种新的资源。利用它与其他化合物共聚，合成新型CO2共聚物材料，对解决当今世界日趋严重的CO2含量增高等问题有重要的现实意义。
2.2.3形状记忆功能高分子材料
形状记忆功能材料的特点是形状记忆性，它是一种能循环多次的可逆变化。即具有特定形状的聚合物受到外力作用，发生变形并被保持下来；一旦给予适当的条件（力、热、光、电、磁），就会恢复到原始状态。根据不同的触发材料记忆功能的条件，可将其分为电致型、光致型、热致型和酸碱感应型。形状记忆高分子材料是高分子功能材料研究新分支，在电子、印刷、纺织、包装和汽车工业中具有良好的发展前景。
2.2.4生态可降解高分子材料
随着人类对环境的重视，材料的可降解性成为新的性能指标，因此生态可降解高分子材料受到广泛重视。目前我国生态可降解性高分子材料的发展还处于复制和仿制国外产品的初级阶段，国外产品占据主要市场。高分子的降解主要是各种生物酶的水解，其中聚乳酸类高分子是已开发应用于生命科学新型生物可降解材料，尽管已形成了多个品种，但目前应用的生物可降解材料在生物相容性、理化性能、控制其降解速率和缓释性等方面仍存在较多问题，有待进一步研究[4]。
3.开发功能高分子材料的重要意义
功能高分子材料其独特的功能和不可替代的特性已带来各个领域技术进步，甚至质的飞跃，且在各行业已产生相当高的经济和社会效益，并导致许多新产品的出现。随着人们对有机高分子材料研究的逐步深入和加强，功能高分子材料的方向包括两方面：一方面，改进通用有机高分子材料，在不断提高它们的使用性能的同时，扩大其应用范围。另一方面，与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强。因此，功能高分子材料是未来材料科学与工程技术领域的重要发展方向，必将影响人类的生产和生活产[5]。
【参考文献】
［1］张恒翔，蔡建，邱莎莎.功能高分子材料在军用包装中的应用[J].包装工程，2011，（23）：60～62.
［2］杨晓红，王海英.新型有机高分子材料发展[J].科技资讯，2009，（4）：7.
［3］杨北平，陈利强，朱明霞.功能高分子材料发展现状及展望[J].广州化工，2011，（6）：17～18.
高分子材料的研究篇2
关键词锂离子电池，正极材料，尖晶石型LiMn2O4，制备技术，掺杂
1引言
自从Harris博士于1958年提出了锂电池(LithiumBattery)的概念[1]之后，这一研究领域受到越来越多的关注。尤其是在20世纪70年代以后，这项电池技术更是获得大量研究。近几年，我国在锂离子电池的研究方面也取得很大进展，并开始小规模生产。目前，锂离子蓄电池正极材料中研究得较多的是LiCoO2、LiNiO2和尖晶石型LiMn2O4。虽然LiCoO2材料的电化学性能优良，但Co资源有限，价格昂贵，对环境也有污染；LiNiO2价格比LiCoO2便宜，比容量也较高，但要得到电化学活性和安全性很好的LiNiO2比较困难。尖晶石型LiMn2O4正极材料应用于锂蓄电池是1991年由Ohzuku等[2]首先报道的，由于锰资源丰富，价格低廉，对环境友好，安全性高，而且所具有的独特的三维隧道结构有利于锂离子的嵌入与脱出，于是LiMn2O4成为二十一世纪极具发展前途的绿色能源材料[3]。尖晶石型LiMn2O4虽然有很多优点，但其在充放电时结构不稳定，循环过程中容量衰减严重，高温时更是如此。普遍认为，导致LiMn2O4循环时容量衰减的原因主要有尖晶石在电解液中的溶解、放电末端出现的Jahn-Teller效应、电解液的影响，以及负极材料的影响。针对以上这些情况，近些年来国内外研究者尝试了多种方法来改善LiMn2O4正极材料的电化学性能。
本文对近年来国内外关于尖晶石型LiMn2O4锂离子电池的制备方法及其掺杂改性研究进展进行了综述。
2制备方法
尖晶石型LiMn2O4锂离子电池的制备方法按物料状态来分主要有三类：固相法、液相法和气相法，仅就常见的方法简述如下。
2.1固相法
2.1.1高温固相合成法
高温固相合成法操作简便,易于工业化,是合成LiMn2O4的常用方法。传统的高温固相法制备LiMn2O4是将锂化合物与锰化合物按一定比例机械混合在一起，然后在高温下焙烧制得。基本工艺流程为：原料混料焙烧研磨筛分产品。LiMn2O4的常用含锂原料有LiOH、LiNO3和Li2CO3,含锰原料主要有电解MnO2(EMD)、化学MnO2（CMD）、MnCO3和Mn(Ac)2等。在富氧气氛下，于600～850℃煅烧8～24h制得。高温固相反应虽然操作简单、易于工业化应用，但是所需反应温度高、能耗大，且合成的材料颗粒大、均匀性差、比能量低，于是近年来固相合成法又有了新的发展。
2.1.2固相配位反应法
固相配位反应法[4]是在室温或低温下制备可以在较低温度下分解的固相金属配合物，然后将固相配合物在一定温度下进行热分解，得到氧化物粉体。康慨[5]等人以LiNO3、Mn(Ac)2和配位络合剂柠檬酸为原料，用该方法合成了LiMn2O4的超细粉体。通过实验发现：固相配位反应法制备的锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2O4，具有优于传统高温固相反应的优点：煅烧温度低、耗时短、粒径均匀、形貌较好等。
由于固相反应法的粉体原料不是原子或分子级的接触，因此固相反应法的重要缺点是粉体接触不均匀，反应不充分，使得制备的粉体粒径较大且分布不均匀，并且颗粒有团聚现象，直接影响其电化学性能。尽管如此，由于固相法操作简单，仍是一种适用于大规模推广的方法。
2.2液相法
2.2.1溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是一种先进的材料合成方法，广泛用于制备各种陶瓷粉、薄膜[6]等产品。许多研究者用该法来制备LiMn2O4尖晶石材料。溶胶-凝胶法[7]是把反应物溶解于水中形成均匀的溶液，再加入有机络合剂将金属离子固定，通过调节pH值使其形成固态凝胶，经过干燥、研磨、热处理等过程制得所需材料。传统的溶胶-凝胶技术以金属醇盐作为原料，经过水解、聚合、干燥等过程得到固体的前驱物，最后再经过处理得到合成的材料。材料工作者相继开发出许多改进的溶胶-凝胶技术，如柠檬酸络合法[8]、高分子聚合物络合法[9]、甘氨酸络合法[10]、多羧基酸络合法[11]，以及酒石酸络合法[12]等。
该方法的关键是得到高质量的溶胶和凝胶。溶胶-凝胶法可以使原料获得分子水平上的均匀性，这样不仅可降低反应温度，缩短反应时间，而且得到的LiMn2O4粉体粒径细小均匀，具有较高的可逆比容量及良好的循环性能。但由于该方法工艺繁琐，使用了大量的有机溶剂，回收困难，成本较高；同时在烧结过程中有机溶剂分解会造成环境污染，因此该法在工业上难以推广。目前主要用于实验室规模的掺杂研究。
2.2.2共沉淀法
共沉淀法一般是将含锂、锰的化合物在室温下溶解于水溶液中，加入沉淀剂形成共沉淀，经过滤、分离、洗涤、干燥等过程，得到均匀的沉淀混合物，再经高温焙烧就可以得到尖晶石型LiMn2O4的固体粉末。此法与固相法相比，沉淀得到的产物颗粒细小均匀，成分均一化程度高且反应时接触面积大。彭忠东等人[13]采用包裹沉淀法制备出尖晶石型锂锰氧化合物，制得的粉体产物粒径较细,电化学性能良好。但由于对沉淀过程难以有效地控制,容易形成偏析，导致粉体性能不稳定。
2.2.3水热合成法
水热合成法是高温(通常是100～350℃)高压下在水溶液或水蒸气等流体中进行化学反应制备粉体材料的一种方法。水热法合成尖晶石型LiMn2O4正极材料一般包括制备、水热反应、过滤洗涤等三个步骤。MyungST[14]以Mn3O4和LiOH为原料在170℃的水热条件下合成出LiMn2O4。刘兴泉等[15]采用水热合成法，以LiNO3和MnO2为原料，并溶解在水中，在一定压力和温度(240℃)下，反应生成LiMn2O4晶体。水热法避免了固相法的高温烧结，能耗低，与溶胶-凝胶法相比，其工艺简单，在工业应用中有很大优势，是一种较有发展潜力的方法。通过控制水热条件，可得到不同形貌的粉体，制得的材料物相均一、粒度分布均匀、结晶性好、纯度高。
2.3气相法
赖琼钰[16]等采用热压合成法制备出LiMn2O4：用Li2CO3与MnO2按比例混合研磨，放入模具中，用50MPa的压力冷压几分钟，抽真空达到0.095MPa；将热压温度先升到200℃时然后打开冷水，再将温度升高到350℃，压力调整到300MPa；经一段时间反应和处理即可制备出LiMn2O4。
合成方法直接影响材料的性能，因此，欲开发结构优良、电化学性能（尤其是循环性能和高温性能）优异的尖晶石型LiMn2O4材料，制备技术无疑是关键。对于LiMn2O4的制备合成方法研究较多，综合上述制备方法，水热合成法能耗低、工艺简单，通过控制水热条件，都可得到不同形貌的粉体，而且能实现工业化控制，势必成为大面积制备尖晶石型LiMn2O4正极材料的最具有竞争力的制备方法。
3尖晶石LiMn2O4的掺杂改性
对于LiMn2O4在循环过程中的容量衰减问题，虽然改变合成方法能在一定程度上提高LiMn2O4的循环稳定性，但效果并不明显。近年来，研究者发现向LiMn2O4尖晶石结构中引入一些别的离子能大幅度提高其循环过程中的稳定性。其主要的掺杂手段有以下几种：
3.1阳离子掺杂
3.1.1低价金属离子掺杂
+2、+3等低价金属离子（如Co、Cr、Ni、Mg、Al等）的掺杂一直是LiMn2O4改性研究的热点，这些阳离子占据Mn的位置[17]，这种方法掺杂的离子稳定了尖晶石结构的晶格畸变或抑制了Jahn-Teller效应的影响。很多报导发现，即使掺杂很微量的其他离子，尖晶石相的LiMyMn2-yO4(y
除了掺杂钴、铬、镍外，还有许多其它离子被掺杂到尖晶石结构中。杨丽娟等[21]研究了Al3+掺杂对尖晶石型LiMn2O4结构及循环性能的影响。经SEM检测发现，掺杂后产物LiAlxMn2-xO4具有完整的晶体形状，未掺杂的颗粒团聚现象严重，但随着掺铝量的增加，颗粒逐渐长大，团聚现象明显改善。当Al掺杂量为0.05时，材料性能最佳，首次放电容量为103.8mAh/g，25次循环后容量为100.6mAh/g，容量衰减仅为3.08%，大大提高了尖晶石LiMn2O4正极材料的容量和循环稳定性。
3.1.2稀土掺杂
最近的掺杂研究表明，Ga、Ti、Nd和一些稀有金属元素(如镧、铕、钐和镨)等的掺杂对提高LiMn2O4的充放电容量及高温循环性能均有明显的改善效果。
彭忠东[22]采用机械液相活化法合成了具有标准尖晶石结构的LixMn2-yEuzO4(0.95≤x≤1.2、0≤y≤0.3、0≤z≤0.2)，该结构具有较好的电化学性能和优良的高温性能，首次放电容量达130mAh/g，经200次循环后容量衰减率小于20%。赵雪梅等[23]采用固相分段反应的方法，以LiOH•H2O、MnO2和Sc2O3为原料，合成出一系列Sc3+掺杂的尖晶石型锂离子电池正极材料Li1+xScyMn2-yO4(y=0.01、0.02、0.06、0.10)。经电化学性能测试，掺杂Sc3+后的正极材料经40次循环后的容量衰减小于2%，而XRD测试的结果也显示，材料的尖晶石型结构保持完好。
3.2阴离子掺杂
阴离子掺杂对电池正极材料的性能也起着至关重要的作用，已有研究表明，一些阴离子元素（如S、F、Cl等）的掺杂能够使正极材料获得较高的初始容量。但阴离子的掺杂使材料的初始容量提高的同时也会使其循环性能有所降低。夏君磊等[24]分别用溶胶-凝胶法和固相法合成了锂离子电池正极材料LiMn2O4-xSx。研究表明，在掺S量x>0.04时，两种方法都不能获得纯的立方尖晶石相。电化学性能测试结果表明，S掺杂对样品在4V区的循环性能没有明显的改善，但是对其3V区性能有非常特别的改善作用，经过30次循环后不但容量不衰减，而且有一定的增加，使S掺杂材料在2.4～4.3V整个充放电电压范围内的循环性能有了一定的改善，材料的初始容量明显提高。李飞等[25]以LiNO3、LiF和Mn(AC)2•4H2O为原料制得乌黑色尖晶石型LixMn2OyFz。XRD结果表明，LixMn2OyFz系列电极材料均属于立方尖晶石结构。在研究氟的掺杂机理，得出掺杂的氟取代了λ-MnO2骨架中氧的结论。
3.3复合掺杂
3.3.1两种以上阳离子复合掺杂
郑子山等[26]用溶胶-凝胶法制得锂铝复合掺杂的LiMn2O4，当Li：Al：Mn=1.1:0.1:1.9时，材料的电化学性能最佳，首次放电容量为119mAh/g，循环200次后，放电容量为106mAh/g，仅衰减7%。高军等[27]采用高温固相法合成了二元掺杂的锂离子电池正极材料LiMxMy'Mn2-x-yO4。充放电测试表明：掺杂不同元素对LiMn2O4电化学性能影响很大；二元掺杂正极材料的首次充放电比容量相对LiMn2O4都有所下降。相对其他正极材料，LiCo0.08La0.02Mn1.90O4在3.0～4.3V电压区间内具有最好的电化学性能，首次放电比容量达120mAh/g，50次循环后的放电比容量为109mAh/g，容量衰减率为7%。
3.3.2阴阳离子复合掺杂
阴阳离子复合掺杂是近几年锂离子电池正极材料研究较多的一个方向，它是在锰酸锂中同时掺入阳离子和阴离子来合成尖晶石型化合物，以提高正极材料性能的一种方法。该方法能综合利用阴、阳离子的优点，同时使它们的缺点能尽量相互抵消，产生协同效应从而提高了锂离子电池的性能。李智敏等[28]采用固相法合成出LiAl0.1Mn1.9O3.9F0.1，X射线衍射结果表明，合成的材料具有单一的尖晶石结构。在高温(55℃)下，于3.30～4.35V区间进行恒流充放电测试，LiAl0.1Mn1.9O3.9F0.1的初始放电容量为115mAh/g，循环15次后，比容量损失仅为3.5%，明显优于同等条件下合成的未掺杂的LiMn2O4正极材料(15次循环后，容量损失为27%)。姚耀春等[29]采用机械活化-固相合成法制备了尖晶石LiCr0.06Mn1.94O4-xFx锂离子电池正极材料。研究表明，随着F-的掺杂量增加，合成材料的晶胞参数增大，但对产物的相结构和晶体形貌影响不大。材料的放电比容量由F-掺杂量x=0.04时的113.23mAh/g增加到x=0.20时的125.63mAh/g。其中LiCr0.06Mn1.94O3.96F0.04样品的循环性能最好，比容量衰减变化曲线比较平稳，循环20次，比容量从113.00mAh/g衰减为109.40mAh/g，平均衰减率为0.16%。
4总结与展望
尖晶石型LiMn2O4正极材料由于具有资源丰富、价格便宜、安全性高且易合成等优点，在锂离子电池正极材料竞争中极具潜力，有希望成为应用于电动汽车（EV）和混合动力汽车(HEV)上的锂离子电池正极材料。然而尖晶石型LiMn2O4正极材料在高电压充放电时电极中的Mn会溶解到电解液中,在深放电终止时发生Jahn-Teller效应，导致LiMn2O4在循环过程中容量衰减迅速,在高温情况下更加严重，制约了LiMn2O4正极材料的大规模工业生产。为解决这个问题，人们已采取各种手段来提高材料的性能,其中通过改进合成方法代替传统制备方法，但效果不是很好。研究者还发现，向尖晶石型LiMn2O4中掺杂一些别的元素可以在一定程度上提高材料的循环稳定性。虽然迄今为止尚未合成出一种理想的尖晶石型LiMn2O4电池正极材料，但随着今后研究工作的深入开展，我们相信，尖晶石型LiMn2O4会在不远的将来取代LiCoO2成为新一代锂离子电池正极材料。
参考文献
1VINCENTCA.Lithiumbatteries:a50-yearperspective,1959-2009[J].SolidStateIonics,2000,134:159～167
2OHZUKUT,KATOJ,SAWAIK,etal.Electro-chemistryofmanganesedioxideinlithiumnonaqueouscells[J].JElectrochemSoc,1991,138:2556～2560
3刘兴泉等.锂离子电池正极材料LiMn2O4的合成及其电化学性能研究[J].功能材料,2001,32（2）：18～203
4伍昌维，张朝平.尖晶石型LiMn2O4电池材料的研究现状[J].贵州大学学报,2006,23（2）：157～162
5康慨,戴受惠,万玉华.固相配位化学反应合成锰酸锂的研究[J].材料导报,1999,13（6）:25～27
6杨海军,周鸣飞,秦启宗等.脉冲激光沉积LiMn2O4薄膜的研究[J].高等学校化学学报,1998,19(9)：1462～1466
7常照荣,吴锋,徐秋红等.锂离子蓄电池正极材料制备方法的新进展[J].河南师范大学学报（自然科学版）,2005,33（1）:63～68
8YangWS,LiuQG,QiuWH,etal.AcitricacidmethodtoprepareLiMn2O4forlithium2ionbatteries[J].SolidStateIonics,1999,121:79～84
9RhoYH,KanamuraK,FujisakiM,etal.PreparationofLi4Ti5O12andLiCoO2thinfilmelectrodesfrom
precursorsobtainedbysol-gel[J].SolidStateIonics,2002,151:151～157
10SunYK,KimDW,ChoiYM.SynthesisandcharacterizationofspinelLiMn2-xNixO4forlithium/polymerbatteryapplications[J].PowerSources,1999,79:231～237
11LeeYS,SunYK,NahmKS.SynthesisofspinelLiMn2O4cathodematerialpreparedbyanadipicacid-assistedsol-gelmethodforlithiumsecondarybatteries[J].SolidStateIonics,1998,109:285～294
12章福平.酒石酸法合成的LiCoO2的结构及其二次锂电池行为研究[J].电化学,1995,1(3):342～347
13彭忠东,胡国荣,杨建红等.包裹沉淀法合成锂离子二次电池正极材料LiMn2O4[J].南京工业大学学报,1999,30(6):565～567
14MyungST,KomabaS,KumagaiN.Hydrothermalsynthesisandelectrochemicalbehaviorof
orthorhombicLiMnO2[J].ElectrochimicaActa,2002,47:3287～3295
15刘兴泉,李庆,于作龙.锂离子电池阴极材料Li1+XMn2O4的水热合成及表征[J].合成化学,1999,7(4):382～388
16赖琼钰等.LiMn2O4的热压合成及锂脱嵌研究[J].四川大学学报(自然科学版)，1999，36(1)：122～125
17师绍纯,曹高劭,涂健等.Li1.05Ni0.05Mn1.9O4正极材料脱锂过程中的结构变化[J].中国有色金属学报,2005,15（8）:1300～1304
18SongGuiMing,WangYuJin,ZhouYu.SynthesisandelectrochemicalperformanceofLiCrxMn2-xO4
powdersbymechanicalactivationandrotaryheating[J].JPowerSources,2004,128(2):270
19李胜军,陈猛,陈增等.尖晶石LiCoxMn2-xO4材料电化学性能研究[J].哈尔滨工程大学学报,2006,27（6）:923～926
20陈猛,杨闯,肖斌.镍掺杂对尖晶石型LiMn2O4结构及电化学性能的影响[J].稀有金属，2006，30（4）：453～456
21杨丽娟,金头男,李于华.Al掺杂对尖晶石型LiMn2O4结构及循环性能的影响[J].盐湖研究,2006,14（3）:29～33
22彭忠东等.掺杂稀土Eu对LiMn2O4结构和性能的影响[J].电源技术,2004,5:264～267
23赵雪梅等.Sc3+掺杂的尖晶石型LiMn2O4正极材料制备及性质[J].2005,18（2）:233～236
24夏君磊,夏君旨,刘韩星.S掺杂LiMn2O4尖晶石的合成与性能[J].材料导报,2003,17:253～255
25李飞,李琪,乔庆东.锂离子电池正极材料LixMn2OyFz的制备[J].石油化工高等学校学报,2004,17（3）:33～36
26郑子山,唐子龙,张中太等.铝锂混合掺杂尖晶石相Li1+xAlyMn2-yO4材料结构性能的研究[J].电化学,2001,7(4):433
27高军,赵景茂,黄雅钦等.二元掺杂LiMn2O4正极材料的研究[J].电池,2007,37（4）:257～259
高分子材料的研究篇3
1．何为高分子化学
顾名思义，高分子就是相对分子质量很高的分子，它是高分子化合物的简称。高分子化合物，又称聚合物或高聚物，是结构上由重复单元（低分子化合物—单体）连接而成的高相对分子质量化合物。高分子的相对分子质量非常的大，小到几千，大到几百万、上千万的都有。我们有时将相对分子质量较低的高分子化合物叫低聚物。高分子化学作为化学的一个分支，同样也是从事制造和研究分子的科学，但其制造和研究的对象都是大分子，即由若干个原子按一定规律重复地连接成具有成千上万甚至上百万质量的、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子，称为高分子、大分子或聚合物。
2．高相对分子质量与高强度
相对分子质量和物质的性质是密切相关的，是决定物质性质的一个重要因素。只有相对分子质量高的化合物才有一定的机械力学性能，才能作为材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯，都是直链的烷烃化合物，但是分子量变化很大，其机械力学性能因而也有极大的区别。
3．高分子科学的主要内容
既然高分子化学是制造和研究大分子的科学，对大分子的反应和方法的研究，显然是高分子化学最基本的研究内容。高分子科学不仅是研究化学问题，也是一门系统的科学。高分子科学的主要内容有：如何将低分子化合物连
接成高分子化合物，即聚合反应的研究。高分子化合物的结构与性质关系。不同性质的高分子，其结构必然是不同的。为了得到不同性质的高分子，就要去合成具有特殊结构的高分子。
二、高分子材料化学的应用
材料是人类社会文明发展阶段的标志，是人类赖以生存和发展的物质基础。它是指经过某种加工，具有一定结构、组分和性能，并可应用于一定用途的物质。上世纪半导体硅、高集成芯片、高分子材料的出现和广泛应用，把人类由工业社会推向信息和知识经济社会。可以说某一种新材料的问世及其应用，往往会引起人类社会的重大变革，材料是人类文明的重要标志。如果说现在人人离不开高分子材料，家家离不开高分子材料，处处离不开高分子材料，是一点也不过分的。高分子化合物的最主要的应用是以高分子材料的形式出现的，高分子材料包括了塑料、纤维、橡胶三大传统合成材料，另外许多精细化工材料也都是高分子材料。
第一，塑料：一类是通用塑料，如容器、管道、家具、薄膜、鞋底与泡沫塑料等等；另一类叫工程塑料，其强度大，如汽车零部件、保险杠、洗衣机内的滚筒、电器的外壳等。
第二，纤维：人们开发出聚酯、尼龙、腈纶、维尼纶等高分子化合物，通过不同的加工，生产出了各种纤维制品，极大地满足着人类的需要。
第三，橡胶：天然橡胶的种类和品质都受到很大的限制，于是科学家们不断开发出了各种人造橡胶，如丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。
第四，精细化工：比如使得我们的世界变得丰富多彩的各种涂料产品，如家具漆、内外墙乳胶漆、汽车漆、飞机漆等。女孩子用的指甲油，使牙齿变白的增白剂也都是涂料。还有万能胶、建筑用胶、医用胶、结构胶等黏合剂，以及各种吸水树脂等都是高分子产品。
三、高分子化学与高科技的结合
当今社会，人们将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息发展的物质基础。自从合成有机高分子材料的那一天起，人们始终在不断地研究、开发性能更优异、应用更广泛的新型材料，来满足计算机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空间工程和机械工业等尖端技术发展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展，出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。
随着生产和科学技术的发展，许多具有特殊功能的高分子材料也不断涌现出来，如分离材料、光电材料、磁性材料、生物医用材料、光敏材料、非线性光学材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活跃的领域，下面简单介绍特种高分子材料：功能高分子是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应反应的高分子材料；高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。它们都属于特种高分子材料的范畴；特种高分子材料是指带有特殊物理、力学、化学性质和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料（化学纤维、塑料、橡胶、油漆涂料、粘合剂）的范畴。
第一，力学功能材料：强化功能材料，如超高强材料、高结晶材料等；)弹材料，如热塑性弹性体等。
第二，化学功能材料：分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等；反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂；生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。
第三，生物化学功能材料：人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等；高分子药物，如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等；生物分解材料，如可降解性高分子材料等。
可以预计，在今后很长的历史时期中，特种与功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主要方向。
四、高分子化学的可持续发展
研究高分子合成材料的环境同化，增加循环使用和再生使用，减少对环境的污染乃至用高分子合成材料治理环境污染，也是21世纪中高分子材料能否得到长足发展的关键问题之一。比如利用植物或微生物进行有实用价值的高分子的合成，在环境友好的水或二氧化碳等化学介质中进行化学合成，探索用前面提到的化学或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子，以及用合成高分子来处理污水和毒物，研究合成高分子与生态的相互作用，达到高分子材料与生态环境的和谐等。显然这些都是属于21世纪应当开展的绿色化学过程和材料的研究范畴。
参考文献：
[1]冯新德.展望21世纪的高分子化学与工业[J].科学中国人,1997,(11)
[2]王守德,刘福田,程新.智能材料及其应用进展[J].济南大学学报(自然科学版,2002,(01).
高分子材料的研究篇4
关键词：高分子材料新型材料市场应用农业领域
1.前言
随着社会的发展，我国的科技有了崭新的发展机会以及广阔的发展平台，高分子材料科学也处于飞速发展的状态。经过多年的发展，高分子材料已经在我国市场上的多个领域得到了十分广泛的应用。值得一提的是，合成高分子材料凭借着其独特的优良性质以及相对良好的使用性能，在市场上已经占据了比较重要的地位。伴随着时代的持续发展，人们对新型高分子材料也相应的提出了更高的要求，因此，为了适应人类的需要，对新型高分子材料的研究便十分重要。
2.高分子材料简述
高分子化合物是高分子材料的组成基础，构成高分子化合物的基本成分是聚合物。所以，高分子材料所具有的性质便是其构成基础聚合物所具有的性质了，其含有的主要材料所具有的特性，便是这种高分子材料的特征性能。目前，高分子材料和无机非金属材料以及金属材料是在当前的市场上应用的材料主体，是应用性材料科学的主要内容。在三者当中，属高分子材料最受欢迎，由于其优良的性能得以广泛的应用，在整体的新型材料的市场上都占据着重要的地位。在全球范围内的材料市场上，高分子材料的发展一直都没有停止，反而是以高速的发展形态展现在人类的面前。例如，合成树脂的数量在十年之内几乎增加了一百倍，高分子材料的飞速发展，给人类的生活带来了极大的便利以及翻天覆地的变化。塑料便是一种典型的高分子材料，塑料的用途广泛，传统的木材和水泥的年产量加起来也远远没有塑料的产量高。合成橡胶的产量也大于天然橡胶的产量，合成纤维一年的产量几乎达到了羊毛和棉花等人造纤维或者天然纤维总产量的二倍之多。还要合成树脂的发展等等。但是，即使高分子材料在我国取得了很大的研究进展以及生产应用，但是相比于世界上的发达国家，我国的科技仍然是较为落后，与各大发达国家存在着较大的距离。
高分子材料于一九三零年问世，至今已经发展了将近九十年的时间。但是一直到二十世纪末期，高分子材料才正式收到人类的重视和研究。科技处于不断的进步当中，人类对新型高分子材料的需求也在不断增加。例如大家都熟知的纳米材料，纳米高分子材料是一种聚合物基材以及纳米微粒的复合材料，这种材料具有独特的优良性质，在研究纳米材料的时候，要以其潜在的性质为依托，寻找最有效、迅速的开发方式。
2.新型高分子材料的应用概述
高分子材料作为材料市场的后起之秀，发展速度十分迅速。并且在整个材料市场上的应用十分广泛，在各行各业，在我们生活中的各个角落都能见到高分子材料的身影。例如在功能材料方面随处可见高分子材料，在结构材料方面高分子材料也表现出其难以比拟的优势。新型高分子材料的主要分类为：光功能材料和高分子分离膜，高分子复合材料以及该分子磁性材料。所谓光功能材料即是指这种材料能够对光进行吸收和转换，或者透射和储存。所谓高分子分离膜材料，其本身是一种薄膜性质的材料，即是利用高分子材料来制作成的一种具有半透性质的过滤膜，它的典型特征是选择透过性。这种材料对环保工作等做出了重要贡献，并且分离效率高，使用条件好。所谓高分子复合材料是指有多种具有不同的性质的物质所复合而成的多相材料。这种材料聚集了多种材料的特征，优势十分明显，例如复合材料能够同时具备耐高温和高强度等多种优点。所谓高分子磁性材料是指磁性材料于高分子材料的一种复合形式，也属于高分子复合材料的一种。这些新兴的高分子材料已经渗透进了人类生活的各个领域，在医疗行业以及工业行业都做出了重大的贡献
3.举例说明新型材料在农业领域的应用
科技的进步无疑大大促进了农业的发展，我国是一个农业大国，新兴材料在农业领域的应用，对促进农业的发展发挥了很大的作用。
在我国农业以及工业的生产领域，木塑复合材料的应用十分常见，木塑复合材料大多应用在农业领域，这种高分子材料具有以下优点：韧性好，较高的强度，可再生性好并且能够耐腐蚀。因此，木塑复合材料能够在一定程度上取代传统的钢铁材料，故在我国农业领域具有广泛的应用前景。在我国大片的庄稼地中，大量存在着秸秆这种新型材料，我国对秸秆加以利用的研究已经投入了很大的精力。秸秆用于沼气发电，秸秆用于提取纤维素制作高能燃料等，将秸秆作为一种重要的新型材料仍然需要研究。部分农作物的生长需要在温室中进行，因此温室大棚便是农业领域当中的必需品。新型温室大棚保温材料能够在白天充分吸收阳光，并自动进行恒温工作的处理，在夜晚能够使大棚内维持同样的温度和空气中的湿度。这种采用新型温室大棚保温材料的温室能够使植物自然生长，提高了农业产量和质量。对于温室材料的研究，最主要的研究性能便是其保温性能。新型温室保温材料的研究意义重大。
4.新型材料的发展前景
我们现在共同的目标是可持续发展，新型材料的开发能够满足人类对可持续发展目标的推进，新型材料能够凭借其优良的性能以及可重复利用的特点为人类社会的发展做出重要贡献。但是，我们要时刻铭记，新型高分子材料的发展要坚持以下原则：首先，新型高分子材料的使用不能对环境产生污染，其次，新型高分子材料要尽量追求成本低廉，能够满足大部分人的需求。目前我国所研究出的新型高分子材料大多价钱昂贵，因此，寻找廉价的基础材料作为高分子材料的生产成本至关重要，原材料的选取和加工工艺的选择都是未来新型高分子材料的研究重点问题之一，人类也从未停止过对新型高分子材料的探究工作。同时，要对新型高分子材料进行宣传，让大家都有所了解，才能提高高分子材料的利用率。最后再次强调，不能以牺牲环境为代价去发展新型高分子材料，才能让这种高分子材料对我们的社会发展发挥重要的作用。
参考文献：
[1]谭志坚，王朝云，易永健，等.可生物降解材料及其在农业生产中的应用[J].塑料科技，2014，42（2）：83-89.
[2]祁春媛，方东辉，任小杰.木塑复合材料在农业机械上的应用
[J].黑龙江水利科技，2014，42（5）：149-151.
高分子材料的研究篇5
一、研究专题和期限
专题一、成形制造中材料微观结构与应力场控制的研究
研究目标、内容
成形制造过程中的材料微观结构与应力场的控制是高精度、高性能大型构件的制造关键。项目以大尺度高性能结构板材的精确制备为目标，深入研究精确成形制造过程中材料的流变特性、变形协调机理和力学行为，构建材料制造一体化理论体系，为开发具有自主知识产权的材料“控形、控性”制造技术提供科学依据。提升*市在汽车、造船和航空航天的关键构件制造的自主开发能力。项目主要支持三方面的研究:
1.液态金属结构及控制对凝固组织和力学行为的影响规律。重点研究有效调控液态金属内部残余能量与微观组织的空间均匀性原理，实现高洁净、超细组织，显著减小大尺度板材各向异性。
2.微观组织演化和应力场控制与宏观变形的协调机理。重点研究高性能板材变形的微观机制、高性能板材变形的宏微观本构模型表征，揭示板材变形的微观组织与内应力演变规律。
3.构形和性能控制与外场作用机制的映射规律。以大尺度高性能板材制备与加工技术为对象，重点研究成形物理场的表征方法和外场参数对构形与性能的敏感度，实现对复杂成形过程的数学物理建模与求解。发展基于数字制造的板材成形性能控制方法及性能的评价表征体系，揭示高性能板材成形外场作用机制与变形本征特性之间的映射规律。
研究期限
20*年9月30日前完成研究任务
专题二、介孔分子筛材料在大分子催化过程中相关基础研究
研究目标、内容
围绕介孔催化材料制备科学，以发展生产高品质汽柴油的催化剂为目的，设计合成4－8种自主创新的介孔分子筛催化材料，通过研究相关介孔材料的定向设计及其在大分子催化应用中的基本规律，发展系列高活性、高稳定性的介孔固体酸催化材料，改善其水热和表面酸稳定性及酸强度，为解决*石化生产中的一些实际问题提供科学支撑。重点支持四个方面的研究：
1．新型介孔分子筛催化材料的制备科学和表面活性位的构建。重点研究有序介观结构的氧化硅材料、高分子材料及其它相关材料的合成与在大分子转化中的作用。探索孔结构与性能的关系，发展介孔材料应用理论。
2.新结构和新组成介孔分子筛材料的定向设计。重点开展廉价和可以大量复制的多级孔、三维介孔、超大介孔分子筛等催化材料的设计合成和制备研究。
3.介孔复合材料制备和表面酸性提高的研究。重点研究固体酸性位在重油、大分子转化过程中活性及稳定性的变化，建立固体酸的结构与催化性能的关系，提高介孔分子筛材料的水热稳定性和表面酸性强度。探索高表面积、高活性组分含量介孔材料的制备。
4.大分子催化过程的基本规律。以合成气碳链增长和大分子转化反应为主要目标，研究孔内扩散和表面吸附作用规律，以及孔结构、表面与大分子的主客体作用，发展适合大分子反应的液相和气相催化新工艺。
研究期限
20*年9月30日前完成研究任务
专题三、激光辅助混合磁存储的基础研究
研究目标、内容
以研发下一代超高密度混合存储技术为目标，重点开展激光辅助混合磁存储的研究。通过对混合磁存储关键介质、等离子体辅助层及其结构设计、纳米探针辅助热磁记录的机理和应用基础的研究，以期获得克服磁记录极限的混合存储的科学依据和具有实际应用前景与自主知识产权的创新成果，为相关存储产业的未来发展提供技术支撑。重点支持四个方面的研究：
1.激光辅助混和磁记录介质的制备科学研究。重点开展激光辅助垂直磁记录材料的磁各向异性、磁记录特性和热稳定性研究，探索2.5英寸激光辅助磁记录盘片制作涉及的相关技术（包括较高温表面层材料特性和制备）研究。
2.光辅助混合磁记录测试技术和系统研究。重点开展基于激光直接加热的激光辅助磁记录的物理过程、静动态测试技术和系统研制，激光辅助记录介质的自旋超快动力学过程研究，探索实际记录过程中的激光作用规律及其提高记录速度的方法。
3.表面等离子体辅助的热磁存储机理研究。重点开展对局域化表面等离子的产生、传播、能量聚集，以及与记录介质作用机理的理论和实验研究，探索相关材料、膜层结构、读写条件和记录点形貌对存储特性的作用和影响规律。
4.探针辅助热磁存储的探索及其基础研究。重点开展探针对界面共振增强场的耦合集聚形成过程和机理的理论研究，探索全新的激光辅助方式中相关材料、结构、存储特性，以及在激光辅助磁存储技术中的应用基础。
研究期限
20*年9月30日前完成研究任务
专题四、太赫兹频段辐射源、探测及其应用基础研究
研究目标、内容
以实现高效电光相互转换的半导体太赫兹（THz）辐射源、高灵敏度探测器为目标，重点关于开展THz辐射产生与探测过程的新机理、新现象以及与THz波段相关的基本物理问题的研究，研制THz量子级联激光器，探索THz量子阱探测器及THz波在成像方面的应用，以期获得在THz产生与探测机理方面的原创性成果，重点支持三个方面的研究：
1.THz半导体辐射源与探测新机理。重点研究半导体负有效质量THz振荡器场畴动力学、THz辐射感生的碰撞离化机制及THz波段的半导体平衡方程输运理论。探索THz量子级联激光器理论的非平衡格林函数方法，并在THz波段辐射源与探测器的设计中获得应用。
2.THz半导体量子级联激光器。重点研究THz量子级联激光器中量子输运过程、基于蒙特-卡罗方法的THz量子级联激光器设计方法及相关材料与器件的制备与表征；实现基于双层金属波导结构的THz量子级联激光原型器件。
3.THz半导体探测及应用。重点研究基于蒙特-卡罗方法的THz量子阱探测器的模拟与设计方法、实现THz波段半导体量子阱探测原型器件；探索THz图像滤波、识别和成像技术；发展基于太赫兹波的新型波谱检测的方法。
研究期限
*年9月30日前完成研究任务
专题五、人干细胞应用的基础研究
研究目标、内容
本项目以我国高发病率高致死率的重大疾病治疗需求和获得再生医学所适用的理想细胞为目标，旨在建立符合国际标准，适用于临床的人胚胎干细胞株，并推动*市已有人胚胎干细胞株的共享利用；揭示人胚胎干细胞向神经细胞、血管内皮细胞、心肌细胞和胰岛细胞的定向诱导分化规律；评价人干细胞移植对神经系统疾病、心血管系统疾病、骨和软骨缺损及皮肤损伤的治疗作用；为人干细胞的临床应用奠定基础，为上述重大疾病的治疗提供新途径和新方法。项目主要支持以下四个方面的研究：
1．人胚胎干细胞建系研究，规范*市已有人胚胎干细胞株的利用和共享；按国际标准建立适用于临床的人胚胎干细胞株；建立核移植人胚胎干细胞株。
2．人胚胎干细胞定向诱导分化研究，提高人胚胎干细胞向神经细胞，血管内皮细胞、心肌细胞和胰岛β细胞的定向诱导分化效率，获取新的人胚胎干细胞分化的生物标志物。
3．人干细胞移植的实验研究,对人胚胎干细胞和成体干细胞诱导分化所获得的细胞在疾病动物模型中的治疗效果进行平行研究，为评估二种来源的干细胞的临床应用前景提供科学依据。
4．人干细胞移植的临床基础研究，重点开展神经干细胞对神经系统疾病，自体骨髓干细胞和外周血干细胞对心血管疾病，骨髓和皮肤干细胞对骨和软骨、皮肤损伤的治疗研究。探讨人干细胞临床应用的有效性和安全性。
研究期限
*年9月30日前完成研究任务
专题六、重要水产养殖动物抗病育种基础研究
研究目标、内容
本项目在分析我国重要水产养殖动物(如草鱼、三角帆蚌等)主要疾病易感群体和抗病群体（或遗传分离家系）的基础上，应用基因组学和生物信息学等研究手段，结合常规遗传育种方法，建立抗病群体筛选的分子育种技术平台。通过基因类比和关联分析，发掘大量抗病候选基因，最终获得与抗病基因紧密连锁的分子标记，阐明其抗病性能的分子遗传机理，为我国重要水产动物抗病育种提供理论依据和新方法。项目主要支持以下四个方面研究:
1、筛选和建立重要水产养殖动物(如草鱼、三角帆蚌等)表型抗病性和疾病易感性群体（或较强反差的遗传家系），构建基因文库和数据库，建立抗病基因的鉴定和高通量筛选的技术平台。
2、利用上述技术平台和抗病、疾病易感群体,发掘具有特异性和因果性的抗病主、微效基因，揭示抗病相关功能基因的表达调控机理，并提出筛选抗病基因的新方法。
3、通过横向定位比较和生物信息学分析，阐明动物抗病相关基因的多态性和适应性进化，确定与抗病性状紧密连锁的有关分子标记并进行验证，预测其抗病性状的育种潜力。
4、运用综合育种技术，逐步建立抗病品系发展群，以获得具有重要应用前景的抗病优良新品系（种）。
研究期限
20*年9月30日前完成研究任务
二、申请方式
1、本指南公开。凡符合课题制要求、有意承担研究任务的在*注册的法人、自然人均可以从“*科技”网站上进入“在线受理科版）》，按照要求认真填写【备注：在线填写可行性方案时，“特征”请选择“重大”；“是否定向”选择“否”；“申报市科委计划类型”请选择“基础性研究计划—重大基础项目研究-相应类别”，从中选择要申报的具体类别进行申报】。多家单位联合申请的课题，应在申请材料中明确各自承担的工作和职责，并附上合作协议或合同。所有附件要求上传到网上。
2、申报单位有较强的科研力量或有较强的研究依托单位，鼓励以产学研联合方式、国内联合方式和国内外联合方式申请，申报单位必须具有实施项目必需的研究开发设施及自有资金。
3、课题责任人年龄不限。鼓励通过课题培养优秀的中青年学术骨干。作为课题责任人和主要科研人员，不得同期参与承担的863、973、国家科技攻关和*市重大、重点科研项目数超过三项。
4、本专项课题的申请起始日期2*年7月7日，截止日期为2*年8月1日。课题申报时需提交书面可行性方案及一式4份，并通过“*科技”网站递交电子文本1份。书面可行性方案集中受理时间为2*年7月25日至8月1日，每个工作日上午9：00—下午4：30。所有书面文件请采用A4纸双面印刷，普通纸质材料作为封面，不采用胶圈、文件夹等带有突出棱边的装订方式。
5、已申报今年市科委其它类别项目者应主动予以申明，未申明者按重复申报不予受理。
高分子材料的研究篇6
关键词：高分子材料；加工；形态控制
一、引言
高分子材料的性能与大分子的化学与链结构有着密切的关联，且材料形态也是重要影响因素之一。聚合物氛围结晶、取向等几种形态，多相聚合物择优扩相形态。聚合物制品形态的形成源自于加工中复杂的温度场与外力场作用。由此可见，关于加工过程中高分子材料形态控制具有重要的研究意义。
二、我国高分子材料加工中形态控制研究现状
高分子材料形态与物理力学性能之间的关联十分紧密，这也是高分子材料的重点研究课题。相较于其他材料，高分子材料具有非常复杂的形态，具体表现为高分子链的拓扑结构、共聚构型以及刚柔性非常复杂，在分子设计与结构调整中，可以对一些合成方法加以运用；其次，在高分子长链结构的影响下，其熔体的粘弹性非常突出；此外，高分子具有非常宽的弛豫时间，就是受到很小的应变作用，其产生的非线也会非常强烈。
对于聚合物的成型过程而言，在非等温场、不同强度的剪切与拉伸场的影响之下，就分子尺度而言，其大分子链会发生一系列化学反应；就纳米与亚微米尺度而言，大分子会有结晶与取向现象发生，如此一来就会有超分子结构的形成；而根据亚微米与微米尺度，多相聚合物会有不同相形态的形成，甚至会出现一些缺陷。而这些形态的影响因素非常广泛，例如加工中的外场强弱、作用频率、作用方式以及时间等。然而，现阶段关于这些问题的研究虽然有所深入，但相应的理论体系尚未成熟。此外，随着新聚合物的开发不断深入，在高分子材料加工中涌现出越来越多的成型加工方法，显然这使聚合物加工中的形态控制成为了一个长期的研究课题，对于高分子物理领域的发展无疑有着重要的影响。
在我国，关于新材料的研究起步以跟踪模仿为主，在知识产权与创新理论方面有所欠缺，并且基础研究与技术推广的通畅性也有待提升。其次，相关人员并不重视传统材料的升级与优化，很多高性能材料品种对进口的依赖性依然较强。再者，材料成型与加工设备也没有得到应有的关注，与一些发达国家相比，我国材料研究与整体发展依然存在诸多不足，显然这与国民经济与设备的发展需求不相适应。
聚合物的性能取决于形态，因此，在高分子材料领域中，聚合物形态与性能关系的研究一直以来都受到高度重视，然而在实践中，我们在二者之间的结合方面的研究上依然有所欠缺，具体可以从以下几个方面得到体现：
第一，在剪切速率与剪切应力非常低的情况下，聚合物共混物相形态的演化研究不断深入，然而在实践中，一些主要聚合物成型加工的剪切速率主要在10?～104s-1范围内，显而易见，相关研究成果对实际生产的指导作用依然有所欠缺。
第二，基于不同条件的不同特性聚合物，其共混物形态发展与演化研究依然是主要研究内容，而形态与性能关系的研究依然有所欠缺。
第三，在加工过程中，受到部分特殊外场的作用，聚合物凝聚态结构与相形态结构的研究有待深入。
截至今日，在聚合物及其复合物的成型加工中，就算成型设备与工艺条件属于常规，在外场作用下，人们依然没有彻底了解结构形态受到的影响，仅仅对一些粗略的定性关系有所认识，甚至有的推断还是错误的。以双螺杆挤出过程为例，人们仅对不同螺杆原件组合下外力场作用的不同会改变温度场，进而对产品产量、外观与内在性能产生影响这一规律有所了解。然而这一影响的具体方式却没有清楚的认识，业界研究人员也无法制定出定量的指导方案。在管材生产中，不管是落锤冲击不达标，还是纵向收缩产生波动，都没有搞清楚原因，也无法拿出改进方案，大部分情况下都是凭借经验进行处理。因此，现阶段很多成型设备与工艺控制的效果是否取得理想效果，我们依然难以准确判定。
一直以来，关于生产实践中的问题研究一直没有得到基础工作研究人员的关注。在成型设备与工艺技术的研究与开发中，相关规划也缺乏系统性。现阶段，我国塑料制品年产量超过了2200万吨，塑料机械工业取得了迅猛发展。然而在很多企业生产实践中，整个效率与质量依然有待提升，产生的能耗也没有得到有效控制。鉴于此，高分子材料成型加工将会成为未来高分子材料领域的研究重点，必须将侧重点放在高分子材料制品的研究上来，而不是过分的关注材料这一因素，只有如此，才能够提高高分子材料志制品质量。
三、高分子材料加工中形态控制的研究趋势
第一，基于常规的成型设备条件，聚合物及其复合物典型制品成型或型材生产在成型加工时，在设备与工艺条件改变的情况下，其形成的外场会有所差异，进而发生相应变化，例如塑化、结晶、赋型以及流动等，这些变化会改变制品形态、结构以及性能。
第二，极端的加工条件极端会改变聚合物及其复合物的形态结构变化规律，例如结晶结构、晶体大小等，在这类条件下，还需要尽可能对大尺寸高分子晶体的制备进行探究。
第三，在对新外场条件的分析、推断以及设定之下，通过对聚合物及其复合物结构形态与性能受到的影响研究，才能够围绕新的成型方法或具有特殊性能的高分子材料的制备进行探索，进而实现高分子材料性能的改善，并将节能性、经济性等方面的优势充分发挥出来。
四、结束语
总而言之，在未来工业领域的发展中，高分子材料的应用具有重要意义，而高分子材料加工中的形态控制则成为发展高分子技术的关键。作为相关研究人员，必须结合高分子材料加工中的形态控制研究与实践中存在的问题，采取相应的改进与优化对策，提高高分子加工整体水平，如此才能够从真正意义上推动我国高分子材料加工领域的进步。
参考文献：
[1]李忠明，马劲.加工过程中高分子材料形态控制的研究进展[J].中国科学基金，2004，18（3）：154-157.
[2]李又兵，申开智.形态控制技术获取自增强制件研究[J].高分子材料科学与工程，2007，23（1）：24-27.