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功能高分子材料的概念范文1
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）32-0139-02
一、引言
《功能高分子材料》是材料化學、高分子材料、復合材料和應用化學專業的主干綜合性課程，同時是一門以高分子化學和物理為基礎，與生物學、物理學和醫學等學科都有交叉的交叉學科。隨著科技迅速發展，當前社會領域內對功能高分子的應用更為普遍，因其種類多、內容豐富成為新技術革命中不可或缺的關鍵材料并充斥在人類生活中，這使得《功能高分子材料》課程的教學顯得尤為重要。高分子材料的功能化主要體現在對其組成及結構上的設計，而《功能高分子材料》的教學目的就是讓學生在掌握關于功能高分子材料基本知識的基礎上，可以制備和設計功能高分子材料。因此，提高對《功能高分子材料》課程教學方法的重視，打破傳統的教學方式，對于培養出運用功能高分子材料的高素質優秀人才尤為重要。
二、教學內容和課程特點
《功能高分子材料》是一門專業選修課，同時是一門重要的核心主干課程，不僅要求學生了解并掌握高分子材料的基礎知識，更要求學生具備動手設計和制備有關的功能高分子材料的能力。而這也就要求在功能高分子材料的教學過程中，始終貫穿高分子材料的分子“設計―結構―性能”之間的關系，這往往需要學生運用和掌握大量的高分子化學與高分子物理的基礎知識。
三、目前《功能高分子材料》課程教學現狀與存在的部分問題
首先，功能高分子是一門結構復雜、跨學科性強的專業學科。因此，該門課程在教學內容的選擇上不能拘泥于在傳統模式中選取某一本教材內容進行教授，而是應需要進一步的去完善和提煉綜合各版本的優勢內容，再進行教學內容的選取；其次，晦澀難懂的教學重點是要求學生理解高分子材料是怎樣從組成、結構上進行設計而使材料功能化的，但理論知識往往比較刻板生硬，使得學生學習興趣低下。那么，如何提高學生學習積極性是教學關鍵。傳統的“填鴨式”教學并不適用于這門課程，因為在缺乏以學生興趣作為保障的前提下，我們很難將內容多、更新快、知識點晦澀、難點較多的功能高分子材料這門學科講清楚。因此，教師應充分考慮更新教學手段、教學方法以及考核方式，提高自身專業素養并調動學生積極性來克服這一困境。
四、《功能高分子材料》課程教學改革方法與實踐
1.教材的選定和內容的精講。目前多數學校對于這門課程安排的課時、學時較短，主要集中于學生找工作和考研的大四階段。那么，這就有賴于授課教授前期對課程教學內容的精心設計，更要求教師掌握當代先進的高分子材料的前沿知識和發展進程，不斷更新自我的知識結構，對課程內容進行系統的分析和歸納，突出課程重點，授課時選擇精練重點，深入淺出進行授課，從而解決教學內容多與學時少之間的矛盾。其次，功能高分子是一門相對新興的前沿學科，因此選擇其內容要跟隨時代的發展，不可將陳舊的知識拿來反復陳述，而是要跟上科學步伐不斷更新、充實和完善授課內容，教師應多方面的關注功能高分子材料領域的前沿動態，不斷積累并更新自己的知識量，將先進的學術成果及時應用到平時的教學過程中，使得學生對高分子材料充滿好奇，從而提高學生學習功能高分子的積極性，進而牢固掌握高分子材料的基礎知識。
2.多媒體教學與傳統教學方式相結合。多媒體教學越來越廣泛的應用于現代教學中，相比傳統的板書口述的傳輸途徑，多媒體具有生動形象的圖片和模型、涵蓋的信息更廣、交互性更強的特點，更容易令學生理解和接受教學過程中復雜的知識難點。近些年，越來越多的課程都已經實行多媒體教學，由于功能高分子材料這門課程的新概念多并且涉獵領域廣，引入多媒體輔助教育將更有利于學生直觀感受有關功能高分子設計的實例，尤其是教師可利用各種軟件、網絡資源和視頻，生動地展示各種原理模型，把抽象枯燥的功能高分子材料課程變得更加具象、具體，以此調動學生的各種感官、啟發學生思考，從而激發學生參與到功能高分子學習中來的興趣，加強學生對高分子材料中的教學難點的理解和掌握。然而任何事物都是具有兩面性的，不能過分依賴多媒體教學，在教學過程中，對于某些特別重要的理論公式的學習和推導，通過多媒體教學難以使學生在較短的時間內完全理解，這時教師就應該采用傳統的板書教學方式，通過板書并逐漸講解過程使得學生能夠慢慢理解，加強學生的記憶?？傊喾N教學方法有機的結合才能達到完美的理想效果。
3.強化理論與實踐緊密結合，培養創新性思維。教師在傳授功能高分子材料的理論知識的同時應開設與此課程相關的開放實踐課程，如開放性的設計實驗。在教師指導下，學生自己動手設計、操作并最終提交實驗結果，在整個實驗操作中不僅需要現實性的應用學到的理論知識，還可以鍛煉學生的自主創新能力。這種自己動手操作設計實驗的方式不僅培養了學生的動手能力，更加深了學生對所學知識的理解；還可以帶學生去功能高分子材料的工廠參觀，切身感受理論結合實際的生產過程，開闊學生的視野，教學實踐相結合使得教學成果更為顯著。
4.從生活實際出發，激發學生學習動力。教師在教學活動中介紹功能高分子材料的時候，可以以生活中的實際例子或新聞報道中的最新科技進展為例子，讓學生認識到功能高分子材料的重要性，同時讓學生對最新的研究成果有所了解，從而提高學生們對科學研究的興趣。例如，教師可以以環保問題為切入點，介紹對于廢水、廢氣處理方面的功能高分子材料；在講解導電高分子材料時，可以用“諾貝爾化學獎科學貢獻―導電聚乙炔發現”的案例切入；在講電致發光功能高分子材料時，可以先從熟悉的智能計算機談起，慢慢講解其屏幕發光機理和應用機制；講解吸波材料時，教師則可以從各國隱身戰斗機的發展入手，從材料的特殊功能入手，再慢慢引出高分子材料的不足之處，從而引導學生主動思考、發掘原因，引導學生獲取解決問題的方法，感受到成功的樂趣增進自信，提高學習功能高分子的學習動機。總之，要讓學生在學習中建立起功能高分子材料與現實生活的緊密聯系，感受到功能高分子學習在未來職業和社會生活中的作用。
5.教學手段多樣化，增強教與學的互動性。采取多種教學手段并用，增強互動性教學在功能高分子材料這門學科中是非常重要的，尤其是教與學的互動性，在一定程度上可以促進學生的學習興趣，在互動中得到對知識的理解和掌握。在互動性教學中，教師可以提出一些問題并適當的給學生安排一些課下查閱資料的任務，鍛煉學生的文獻檢索能力，并能在文獻中了解和掌握更為前沿的學科知識；更可以放手安排讓學生在講臺上講授，這樣不僅可以促進學生對知識的掌握，還可以鍛煉學生的膽量和演講能力。此外，還可以鼓勵學生撰寫一些功能高分子材料相關的綜述性論文，在培養學生論文寫作能力的同時也對功能高分子材料領域有一個廣博的認知?？偟膩碚f，互動模式可以督促學生主動對知識進行獲取，增強學習的效果。
6.科研與教學相融合，以科研促進教學。在功能高分子材料教學過程中，應將教學和科研有機的結合起來?？蒲薪虒W一體化不但能夠提高教師水平，把握前沿的功能高分子材料的知識，更能豐富關于功能高分子材料的教學內容，為學生營造濃郁的學術氛圍，提高學生的科研素養和創新能力，進而全面提高關于功能高分子材料的教學質量。
7.改革考核方式，端正學習態度。學生的考核情況是反應教學效果的標準，教師應該隨時注意自己的教學效果，隨時做好查漏補缺的工作，并積極調整教學方式以達到預期的教學效果。傳統的考核方式主要是通過考試成績來評價這門課的教學效果，而在這種情況下，學生往往是陣前磨槍，突擊復習，這種瞬時記憶導致學生知識點很快被忘卻。因此，改革考核方式變得尤為重要。首先，重視課堂表現力和出勤率，培養學生上課的紀律性和交流思考能力，該方面要占總成績的30%；其次，要注重課堂報告和文獻檢索能力，從而鍛煉學生檢索資料、撰寫報告以及演講能力，并占總成績的20%；再次，為了培養學生理論聯系實踐的創新性思維能力，那么設計性試驗和課后作業要占總成績的20%；最后就是考查學生對概念、原理、性能以及實驗設計方案的掌握，占總成績的30%。這種全新的考核方式能夠有效促進學生素質的提高，使得分數不再是衡量學生的標準，對功能高分子材料課程教學效果的提升起到了重要的作用。
五、結語
在隨著科技的發展，功能高分子材料科學也在飛速發展，這就要求高分子專業的人才的素質也要與時俱進。因此，在功能高分子材料的課程教學過程中，教師要不斷提升自身素質，并及時掌握高分子材料研究的前沿內容，系統歸納課程內容，改變教學觀念運用多重教學手段，采用理論與實踐結合的教學思路，培養學生獨立思考、解決問題的能力，調動學生自主性和積極性，為該科研領域不斷輸送優秀人才。
參考文獻：
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功能高分子材料的概念范文2
關鍵詞：高中化學教材；前沿科技；合成有機高分子化合物；六國比較
文章編號：1008-0546（2015）07-0057-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2015.07.020
21世紀，科學技術已廣泛融入到現代生活各個方面。高中化學教材中前沿科技知識的滲透和編入不僅能體現課程綜合化與融合性的要求，更能使學生深入認識本學科甚至是交叉學科領先的科學技術[1]，讓學生意識到化學學習的意義和價值，認識到利用化學知識解決生活中問題的重要性，感受化學科學的實用性和創造性。世界各國高中化學教材均將科技前沿知識滲透到教學內容中作為在教材內容創新的重要方面，在保證內容選擇的基礎性與時代性的和諧統一方面各有特色。合成有機高分子材料是現代科技硬件的重要載體，被廣泛應用于醫藥衛生、現代工農業生產以及國防科技、航空航天、信息通訊和生物工程等各個領域，是化學前沿科技最具代表性成果之一，也是學生認識化學科技在社會生活中應用最好的學習資源。本文以合成有機高分子材料為切入點，通過研究世界發達國家高中化學教材在內容選擇、編排與呈現方面滲透前沿科技成果的理念與做法，以期為我國高中化學教材內容創新提供啟示。
一、研究對象
研究選取了中國、日本、澳大利亞、新加坡、美國、英國六國的主流高中化學教材作為研究對象，其名稱、出版社、出版信息見表1。
二、內容選取
要認識合成有機高分子材料，“合成有機高分子化合物”是其重要的基礎。我們從“合成有機高分子化合物”內容入手研究。
1. 選取比例
“合成有機高分子化合物”包含“合成有機高分子化合物基礎”（以下簡稱“合成基礎”，主要包含單體、聚合反應、高分子化合物的結構與合成高分子化合物的合成技術等內容）、“合成高分子材料”（主要包含各類合成高分子材料的性質、結構、合成、用途、分類及處理等內容）、“功能高分子材料”和“復合材料”四部分內容。用該四部分內容的知識點數目除以“合成有機高分子化合物”總知識點數目，所得百分比來表示各部分內容選取的比例。六國高中化學教材中四部分內容占“合成有機高分子化合物”的比例見圖1（左側餅形圖）。
由圖1可以看出，“合成高分子材料”在六國教材中均為最主要的內容（比例均在60%以上）；其次是“合成基礎”（比例平均在20%～30%）；“功能高分子材料”各國差異較大：比例最大（11%）為中國教材，其次是日本教材（8%）、新加坡教材（5%），其他國家沒有該部分內容；“復合材料”只有中國和澳大利亞教材涉及，比例均為2%。
“合成高分子材料”包含“塑料”“化學纖維”和“合成橡膠”三部分內容。用同樣的方法求得圖1右側餅形圖的數據，可以看出，“塑料”在六國教材中所占比例均為最大（比例均在45%以上），其次分別為“化學纖維”和“合成橡膠”（美國和英國教材除外）。
2. 內容深度
從學習認知水平角度分析，發現，日本教材在“合成高分子材料”、“合成基礎”部分內容最深，難度最大。
日本教材在“塑料”部分介紹的塑料種類最多，包含聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尿素樹脂、酚醛樹脂、聚硅氧烷樹脂、聚醋酸乙烯酯、密胺樹脂和離子交換樹脂共10種；澳大利亞教材提到9種，新加坡教材5種，中國和英國教材僅為3種，美國教材最少，為2種。日本教材不僅包含的塑料種類最多，而且都深入詳細地介紹了每一種聚合物的性質或結構以及聚合反應方程式和用途。澳大利亞教材雖然給出的塑料種類多，但是除了詳細介紹聚乙烯、聚氯乙烯這兩種聚合物，其他都是簡單介紹其性質和用途。中國教材包含的塑料種類雖少，但對聚乙烯和酚醛樹脂兩種聚合物的介紹最為詳細。
在“化學纖維”部分，日本教材編入的化學纖維種類最多，包括合成纖維中的6-6尼龍、芳綸纖維、6-尼龍、滌綸、聚丙烯腈纖維、維綸，和人造纖維中的粘膠纖維、銅氨人造絲、醋酸鹽纖維共9種，并且從性質、聚合反應方程式、用途這幾個方面詳細地一一介紹。中國教材僅簡單提及“六大綸”。新加坡教材給出2種，澳大利亞和美國教材僅給出1種。
在“合成橡膠”部分，日本教材提到的合成橡膠種類最多，包含丁苯橡膠、腈基丁二烯橡膠、聚氯丁二烯共3種，并詳細介紹其性質或符號以及聚合反應方程式或用途。中國教材僅講到順丁橡膠一種，但從特點、聚合方程式以及橡膠的硫化和用途等方面很詳細地進行了介紹。美國教材僅提到丁苯橡膠的符號。
在“合成基礎”部分，日本教材提到的聚合反應方式最多，包含加聚、縮聚、開環聚合、共聚合4種，中、澳、新、美、英五國教材僅呈現了加聚、縮聚2種。
3. 課程功能實現
從教材中“合成有機高分子化合物”內容的課程功能實現角度分析，我們發現六國教材中澳、新、美、英教材更加注重對科學方法的教育：
（1）實施技術方法教育。澳大利亞教材把“合成有機高分子化合物”作為技術教育的重要內容，占用一節的篇幅詳細介紹了7種修飾多功能高分子聚合物的手段和3種高分子材料成型技術，以及各種手段和技術的應用[2]。澳大利亞教材中該部分內容將高分子合成的基礎原理和化工生產結合起來，是合成理論過渡到實踐的橋梁，實現了合成技術的“工藝化”，是培養學生技術素養的有效內容。
（2）滲透環保教育。新加坡和英國教材除了介紹塑料的廣泛應用之外還選取較大量的內容來講述其危害性，澳大利亞和美國教材詳細介紹了“分類回收法”的廢舊塑料處理方法，澳大利亞和中國教材提到了可降解高分子材料的研發，這將有利于學生了解材料的使用與環保的關系。
（3）提升實踐能力。澳大利亞和美國教材詳細列出了塑料制品的回收標識、代表的類型名稱及性質、應用。回收標識也是健康證，學生可以在生活中根據編號來判斷塑料的種類和質量，從而有利于幫助學生學會鑒別化學信息的真偽和品質，養成獨立思考及反思的能力，培養學生的批判性思維，同時啟發學生學會利用分類的方法解決生活中的化學問題，引導學生將化學知識應用到實踐中去，提升學生的實踐能力。
三、組織編排分析
表2列出了各國教材中涉及“合成有機高分子化合物”內容的章節編排情況。
依據教材中章節的設置，我們發現其組織編排方式有2種類型：（1）獨立成章。中國和日本教材分設兩章介紹有機高分子化合物，澳大利亞和新加坡教材設置一章。日本教材按合成有機高分子化合物的分類設章，而中國教材是按學習難度于必修2和選修5分設兩章，采用螺旋式的組織編排方式。（2）獨立成節。美國和英國教材如此。
依據教材編寫所體現的課程觀分類，其組織編排方式有2種類型：（1）學科中心設計取向。中、美、新教材以有組織的學科知識作為教材設計的基點，按照學科結構為中心來組織學習內容[3]；（2）社會生活問題中心設計取向。日、澳、英教材以生活、社會問題作為教材編寫設計的基點，巧妙地將合成有機高分子化合物與生活實際聯系起來，使學生在潛移默化中學會利用所學知識原理更科學、深入地認識、利用生活中的有機高分子材料，更大限度地實現其教學價值。
另外，各國教材組織編排各具特色：（1）日本和澳大利亞教材設置了章的上級標題――“研究領域”，使知識體系更加系統、清晰；（2）澳大利亞和新加坡教材的節標題設置詳細、具體，核心概念界定清晰。中國教材章下的節標題少，每個節標題包含內容范圍過大，且節標題下的小標題很少，導致框架不清晰，文字閱讀量大，不利于學生進行信息提取，加之該部分知識內容多，分類復雜，這無形之中加大了學生學習難度。
四、結論與啟示
通過對六國教材“合成有機高分子化合物”內容分析和組織編排的比較，我們可以獲得如下結論：
“合成有機高分子材料”均已成為高中化學教材中合成有機高分子化合物的核心內容。教材中增加合成高分子材料種類與反應類型，可為學生廣泛認識生活中的高分子材料奠定堅實的理論基礎，使學生深入理解有機化學基礎，拓展有機合成的創新性思維，以化學學科思維更科學深入地認識身邊的高分子材料制品；同時，高分子材料制備技術方法的介紹對于提升即將面臨職業定向的高中生的應用創造能力和技術素養有著重要作用；再有基于合成有機高分子化合物的介紹，滲透環保意識，有利于使教材向多維化和融合性發展。
我國高中化學教材在核心內容的選取上同各國一致，并采取由淺入深螺旋式的組織編排方式，這些是值得肯定的，但合成高分子化合物類型單一，缺乏與生活相聯系和對科學方法的滲透這些問題值得我們深思。由此我們提出如下建議：在內容選取方面，應適當豐富合成高分子化合物的種類；充分發揮前沿科技類內容所特有的教育功能，注重對技術方法、環保意識、實踐能力和批判性思維的教育，全面提升學生的應用和創新能力。在組織編排上，前沿科技類內容更適合采取社會生活問題中心設計編排，注重化學與社會生活實際的緊密聯系；對于內容繁雜的部分建議采用細致詳細的標題設置，同時可選擇性增設“研究領域”等標題。
參考文獻
[1] 王瑞政，周青，闕麗麗. 化學前沿學科知識在美國化學教材中的體現[J]. 化學教學，2009，01：58-61
功能高分子材料的概念范文3
[關鍵詞]分形 自相似 分維 高分子
分形理論與耗散結構理論、混沌理論被認為是70年代科學上的三大發現。1967年曼德布羅特(b.b.mandelbort)在美國權威的《科學》雜志上發表了題為《英國的海岸線有多長?》的著名論文。指出海岸線在形貌上是自相似的，也就是局部形態和整體形態的相似。實際上，具有自相似性的形態廣泛存在于自然界及社會生活中，曼德布羅特把這些部分與整體以某種方式相似的形體稱為分形(fractal)。并在此基礎上，形成了研究分形性質及其應用的科學，也就是現在的分形理論(fractaltheory)，自相似原則和迭代生成原則是分形理論的重要原則。
由于分形理論研究的特殊性，以及他在自然界應用的廣泛性，目前分形理論已迅速成為描述、處理自然界和工程中非平衡和非線性作用后的不規則圖形的強有力工具。自分形理論發展以來，國內外對分形理論在各方面的應用進行了大量的理論和實踐，材料學中也一樣，分型理論目前已滲透到了材料學的各個領域，尤其是高分子材料，下面就分形理論在高分子材料學中的應用做一淺議。
一、分形維數的測定方法
根據研究對象的不同，大致可以分為以下五類：改變觀測尺度求維數；根據觀測度關系求維數；根據相關函數求維數；根據分布函數求維數；根據頻譜求維數，分形在材料科學中應用時，一般應用的測定分維方法是：盒維數法、碼尺法和小島法。
二、分形理論在高分子結構中的研究
(一)高分子鏈結構中的分形
由于高分子尺寸隨鏈結構象而不斷變化，對這類問題的處理屬于統計數學中的“無規飛行”。但若從分形的角度來看，則高分子具有明顯的分形特征并可以跟蹤監測。對高分子中普遍存在的自回避行走也是如此，只是表現出不同的分形行為。又因為這類問題與臨界現象很相似，故我們亦能采用重整化群等有力工具。并且分數維的另一獨特功能是可靈敏地反映單個高分子的單個構象[4]。
(二)高分子溶液中的分形
由于高分子溶液中的大分子鏈使得其和普通液體在很多方面存在差異性，如普通液體所不具備的流變行為、應力傳輸等。在實際研究中。分形結構主要存在于高分子溶液中的凝膠化反應中，高分子溶液的凝膠化反應主要是指聚合物的凝膠化過程，是一種臨界現象，是介于晶態與非晶態之間的一種半凝聚態，這個過程中高分子鏈之間會形成的網絡結構，該結構是一類形狀無規、無序且不規整的錯綜復雜的體系。但該體系是可以用分形的方法研究的凝膠化反應，在亞微觀水平上存在自相似性。例如左榘等研究的苯乙烯一二乙烯的凝膠化反應。
(三)固體高分子中的分形
對于高分子材料，當固體高分子材料斷裂時，不同力學性質的材料將形成不同的斷面形貌，而斷面形貌一般為不規則形態，是一種近似的或統計意義的分形結構，可用分形理論進行分析表征，從而根據斷面的形狀定量評價材料的力學性能。而微孔材料中由于分布著大量微小的孔洞，這些微孔具有不規則的微觀結構，使得微孔材料無論在總體還是在局部都呈現出較復雜的形態，無法用傳統的幾何學理論進行描述，但可用分形幾何理論對微孔形態的復雜程度作量化的表征[5]。
(四)結晶高聚物中的分形
功能高分子材料的概念范文4
（一）注重基本概念和基本原理，開展共性和個性相結合的分類教學
本課程的教學內容涉及高分子材料研究中典型的7大類15種儀器分析方法，每種方法都有其原理、儀器組成、制樣要求和應用實例，課程內容非常豐富。如果授課時面面俱到，學生一定會疲于記憶，淹沒在大量的知識碎片中。而且，隨著新材料和新表征方法的不斷涌現，學生需要了解的知識會逐年增多。這就要求課程教學必須抓住重點，主次分明。作為本科生教學，本課程的重點應放在基本概念、基本原理的講授上。我們將種類繁多的分析方法歸結為7大類，即色譜法、質譜法、光譜法、波譜法、熱分析法、顯微鏡和X射線衍射，并分類進行介紹。教學中首先著重介紹每一類方法共性的基本概念和原理，其次在共性基礎上，介紹各種方法的個性和方法之間的差異，從而突出重點，理清脈絡。例如講授色譜法時，我們首先強調色譜最基本的分離功能原理，即依據不同組分在固定相和流動相中的分配系數不同導致保留時間不同的原理而實現分離，并介紹最基本的氣相色譜法。在此基礎上，我們再講解，由于高分子材料不能氣化，因此在氣相色譜儀前加裝裂解器，將大分子鏈在高溫下斷裂為可氣化的小分子碎片并進行分離分析，即為裂解氣相色譜；將高分子材料作為固定相，通過研究不同溫度下特定小分子在其中的保留時間變化來研究高分子材料的狀態變化，即為反相氣相色譜；如果不依賴相互作用，而僅是以分子線團尺寸為分離依據，即為凝膠滲透色譜。按照這樣的教學思路，學生在掌握了氣相色譜之后，只需了解其他各種色譜方法與氣相色譜的不同之處，以及由此引申出來的在樣品制備、數據分析和應用等方面的獨特之處即可，而無須記憶大量的知識。這樣的方法有利于學生了解同類的不同分析方法之間的相互關系，形成歸納—推理的學習模式，從而可以舉一反三。
（二）采用啟發和推理式教學
為了讓學生能夠學活學透，在介紹每一種儀器分析方法時，我們都通過三個問題串起全部內容，即why（儀器為什么能工作，即儀器工作原理）、how（儀器怎么工作，即儀器組成及各部分結構和制樣要求）和what（儀器能干什么，即可能的應用）。教師在課堂上把分析方法的原理講深講透，之后從原理出發通過一個個問題引導學生層層遞進，推理出儀器組成、制樣要求和可能的應用。例如紅外光譜儀的基本原理是用一定范圍的紅外光照射樣品，其中不同官能團的振動會吸收不同波長的紅外光，使得出射光在特定波長處的能量下降。從基本原理出發，學生們提出紅外光譜儀的基本組成部分應該包括紅外光源、樣品室和檢測器，然后又發現必須要有分光部分，這樣才能知道是哪個波長的光被吸收了。經過提示，他們發現這樣組成的儀器（即傳統的光柵紅外），其分辨率和測試效率相互矛盾。此時，我們再介紹從原理上實現重大革新的邁克爾遜干涉儀，即采用全波長同時照射樣品，同時檢測并通過傅里葉變換得到對單個波長的吸收情況（即現在廣泛應用的傅里葉變換紅外），從而實現分辨率和測試效率的同步提高。經過多次訓練后，學生越來越自覺地采用這樣的推理式學習方法，不僅知識掌握得很牢固，自學能力、獨立思考能力和分析問題的能力也得到了鍛煉。
（三）強調知識之間的相互聯系
本課程與高分子化學、高分子物理和聚合物成型加工的課程內容密切相關。這些課程分別介紹了高分子材料的分子鏈結構、聚集態結構、各種物性及如何成型，而本課程介紹的各種儀器分析方法則是表征這些結構和性能的手段。沒有表征方法，研究人員就是聾子、瞎子，無法了解高分子材料的結構和性能，而不了解高分子材料的結構和性能特征，也就無法針對不同的材料特點進行表征方案的設計，并對表征結果進行合理的數據分析和足夠的信息挖掘。本課程的名稱也恰恰反映了既要了解高分子材料，也要掌握儀器分析方法的特點。此外，本課程還鼓勵學生就一個問題進行分析，尋找多種解決方案，并比較這些方案得到的結果之間的差異，從而了解不同分析方法解決問題的不同角度，以此來打開學生的思路。例如高分子材料的結晶有多種研究方法，我們可以采用示差掃描量熱（DSC）、紅外光譜（IR）、X射線衍射（XRD）等來研究結晶度，也可以利用偏光顯微鏡、電子顯微鏡等來觀察結晶形貌，還可以利用XRD、光散射等方法來測定晶型和晶胞參數。同樣研究結晶度，DSC依據的是結晶／熔融過程的吸放熱，IR依據的是分子的規整排列引起的特征峰的變化，XRD依據的是晶體對X射線的衍射。其中，DSC和XRD反映的是結晶的長程有序，而IR還可反映短程有序。因此，這三種方法得到的結晶度常常是不一致的。通過對比這些差異，學生對各種方法的特點理解得會更深入。
（四）在教學過程中灌輸工程實際的概念
本課程的實踐性很強，教學中采用了大量的實際科研工作案例，開展案例教學。實際案例的一個典型特點就是根據不同的材料特點，即使是對同樣的一個問題進行分析，也可能會形成不同的分析方案，因此需要具體問題具體分析。在對這些實例進行分析的過程中，教師要注意不斷融入工程概念，逐漸轉變學生習慣套公式、定理解題的僵化思路。在課后作業中，我們有意給出冗余條件或不提供可以通過文獻檢索得到的數據，強調有效數位等基本概念，要求學生就原始數據進行數據的有效性分析和誤差分析等。這樣能夠促使學生根據千變萬化的實際情況形成分析問題和解決問題的思路，從而具備分析問題和解決問題的能力。
（五）有挑戰性的作業
本課程的作業大多是我們根據科研實際案例自行編寫的。由于與實踐結合緊密，當材料、要求及前提條件不同時，作業就存在多條思路、多個層次、不同答案。因此，每次作業都是一次實戰演習，學生都要花很多心思去完成。由于作業沒有標準答案，因此都由任課教師自己批改，仔細訂正學生的錯誤，并在參考文獻引用、數據處理、作圖等多方面嚴格要求學生，培養學生嚴謹的科學作風。例如一道作業題：用反相氣相色譜（IGC）分別研究聚苯乙烯（PS）和聚丙烯（PP），請描述探針分子保留值隨溫度的變化規律，并畫出分析結果的示意圖，試說明兩者的差異，并分析原因。這道題考查的內容分為5個層次：1．一般情況下PS和PP的結晶性。要求學生知道PS一般為無定形態，而PP則可結晶，并由此畫出示意圖。2．兩者的特征轉變溫度。PS的玻璃化溫度約為100℃，PP的熔點約為160～170℃，這兩個溫度應該在示意圖中標出。3．兩者的特例。全同PS可結晶，而無規PP不結晶。4．不同狀態下曲線的斜率。玻璃態、橡膠態及熔融態下探針分子的擴散系數不同，所以相應曲線的斜率應不同。5．實際測定的可能性。PP的玻璃化溫度低于零度，一般在IGC方法中無法測得。本題一般要求學生能回答前兩個層次。但是，事實上學生的能力非常強，每年都有學生答出3～4個層次，這對于訓練他們從多個角度深入考慮問題非常有益。在教學內容之外，本課程還結合教學方法和教學內容，引導學生形成積極的世界觀和建立科學的方法論。例如本課程引導學生通過分析不同分析方法之間、不同課程之間，乃至不同學科之間的關聯，體會事物之間的普遍聯系；通過將一種分析方法在此處的局限性變成在彼處的用途，告訴學生要用辯證的眼光看待問題；通過介紹不斷發展的儀器分析方法，讓學生了解事物是處于不斷發展變化中的，不能用僵化的觀點看待問題；通過帶領學生用一條條主線來貫穿所學知識，幫助他們掌握科學的學習方法。
二、結語
功能高分子材料的概念范文5
因為高二開始努力，所以前面的知識肯定有一定的欠缺，這就要求自己要制定一定的計劃，更要比別人付出更多的努力，相信付出的汗水不會白白流淌的，收獲總是自己的。下面小編給大家分享一些高二化學知識點2021，希望能夠幫助大家，歡迎閱讀!
高二化學知識點1一、硫及其化合物的性質
1.鐵與硫蒸氣反應：Fe+S==FeS
2.銅與硫蒸氣反應：2Cu+S==Cu2S
3.硫與濃硫酸反應：S+2H2SO4(濃)==3SO2+2H2O
4.二氧化硫與硫化氫反應：SO2+2H2S=3S+2H2O
5.銅與濃硫酸反應：Cu+2H2SO4==CuSO4+SO2+2H2O
6.二氧化硫的催化氧化：2SO2+O22SO3
7.二氧化硫與氯水的反應：SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl
8.二氧化硫與氫氧化鈉反應：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O
9.硫化氫在充足的氧氣中燃燒：2H2S+3O2點燃===2SO2+2H2O
10.硫化氫在不充足的氧氣中燃燒：2H2S+O2點燃===2S+2H2O
二、鎂及其化合物的性質
1.在空氣中點燃鎂條：2Mg+O2點燃===2MgO
2.在氮氣中點燃鎂條：3Mg+N2點燃===Mg3N2
3.在二氧化碳中點燃鎂條：2Mg+CO2點燃===2MgO+C
4.在氯氣中點燃鎂條：Mg+Cl2點燃===MgCl2
5.海水中提取鎂涉及反應：
①貝殼煅燒制取熟石灰：CaCO3高溫===CaO+CO2CaO+H2O=Ca(OH)2
②產生氫氧化鎂沉淀：Mg2++2OH-=Mg(OH)2
③氫氧化鎂轉化為氯化鎂：Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O
④電解熔融氯化鎂：MgCl2通電===Mg+Cl2
三、Cl-、Br-、I-離子鑒別：
1.分別滴加AgNO3和稀硝酸，產生白色沉淀的為Cl-;產生淺黃色沉淀的為Br-;產生黃色沉淀的為I-
2.分別滴加氯水，再加入少量四氯化碳，振蕩，下層溶液為無色的是Cl-;
下層溶液為橙紅色的為Br-;下層溶液為紫紅色的為I-。
四、常見物質俗名
①蘇打、純堿：Na2CO3;②小蘇打：NaHCO3;③熟石灰：Ca(OH)2;④生石灰：CaO;⑤綠礬：FeSO4?7H2O;⑥硫磺：S;⑦大理石、石灰石主要成分：CaCO3;⑧膽礬：CuSO4?5H2O;⑨石膏：CaSO4?2H2O;⑩明礬：KAl(SO4)2?12H2O
五、鋁及其化合物的性質
1.鋁與鹽酸的反應：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2
2.鋁與強堿的反應：2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2
3.鋁在空氣中氧化：4Al+3O2==2Al2O3
4.氧化鋁與酸反應：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O
5.氧化鋁與強堿反應：Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4]
6.氫氧化鋁與強酸反應：Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O
7.氫氧化鋁與強堿反應：Al(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4]
8.實驗室制取氫氧化鋁沉淀：Al3++3NH3?H2O=Al(OH)3+3NH4+
六、硅及及其化合物性質
1.硅與氫氧化鈉反應：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2
2.硅與氫氟酸反應：Si+4HF=SiF4+H2
3.二氧化硅與氫氧化鈉反應：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
4.二氧化硅與氫氟酸反應：SiO2+4HF=SiF4+2H2O
5.制造玻璃主要反應：SiO2+CaCO3高溫===CaSiO3+CO2SiO2+Na2CO3高溫===Na2SiO3+CO2
烴
烷烴CnH2n+2飽和鏈烴
烴烯烴CnH2n(n≥2)存在C=C
炔烴CnH2n-2(n≥2)存在CC
芳香烴：苯的同系物CnH2n-6(n≥6)
(1)有機物種類繁多的原因:1.碳原子以4個共價鍵跟其它原子結合;2.碳與碳原子之間，形成多種鏈狀和環狀的有機化合物;3.同分異構現象
(2)有機物:多數含碳的化合物
(3)烴:只含C、H元素的化合物
高二化學知識點2一、水的離子積
純水大部分以H2O的分子形式存在，但其中也存在極少量的H3O+(簡寫成H+)和OH-，這種事實表明水是一種極弱的電解質。水的電離平衡也屬于化學平衡的一種，有自己的化學平衡常數。水的電離平衡常數是水或稀溶液中氫離子濃度和氫氧根離子濃度的乘積，一般稱作水的離子積常數，記做Kw。Kw只與溫度有關，溫度一定，則Kw值一定。溫度越高，水的電離度越大，水的離子積越大。
對于純水來說，在任何溫度下水仍然顯中性，因此c(H+)=c(OHˉ)，這是一個容易理解的知識點。當然，這種情況也說明中性和溶液中氫離子的濃度并沒有絕對關系，pH=7表明溶液為中性只適合于通常狀況的環境。此外，對于非中性溶液，溶液中的氫離子濃度和氫氧根離子濃度并不相等。但是在由水電離產生的氫離子濃度和氫氧根濃度一定相等。
二、其它物質對水電離的影響
水的電離不僅受溫度影響，同時也受溶液酸堿性的強弱以及在水中溶解的不同電解質的影響。H+和OHˉ共存，只是相對含量不同而已。溶液的酸堿性越強，水的電離程度不一定越大。
無論是強酸、弱酸還是強堿、弱堿溶液，由于酸電離出的H+、堿電離出的OHˉ均能使H2OOHˉ+H+平衡向左移動，即抑制了水的電離，故水的電離程度將減小。
鹽溶液中水的電離程度：①強酸強堿鹽溶液中水的電離程度與純水的電離程度相同;②NaHSO4溶液與酸溶液相似，能抑制水的電離，故該溶液中水的電離程度比純水的電離程度小;③強酸弱堿鹽、強堿弱酸鹽、弱酸弱堿鹽都能發生水解反應，將促進水的電離，故使水的電離程度增大。
三、水的電離度的計算
計算水的電離度首先要區分由水電離產生的氫離子和溶液中氫離子的不同，由水電離的氫離子濃度和溶液中的氫離子濃度并不是相等，由于酸也能電離出氫離子，因此在酸溶液中溶液的氫離子濃度大于水電離的氫離子濃度;同時由于氫離子可以和弱酸根結合，因此在某些鹽溶液中溶液的氫離子濃度小于水電離的氫離子濃度。只有無外加酸且不存在弱酸根的條件下，溶液中的氫離子才和水電離的氫離子濃度相同。溶液的氫離子濃度和水電離的氫氧根離子濃度也存在相似的關系。
因此計算水的電離度，關鍵是尋找與溶液中氫離子或氫氧根離子濃度相同的氫離子或氫氧根離子濃度。我們可以得到下面的規律：①在電離顯酸性溶液中，c(OHˉ)溶液=c(OHˉ)水=c(H+)水;②在電離顯堿性溶液中，c(H+溶液=c(H+)水=c(OHˉ)水;③在水解顯酸性的溶液中，c(H+)溶液=c(H+)水=c(OHˉ)水;④在水解顯堿性的溶液中，c(OHˉ)溶液=c(OHˉ)水=c(H+)水。
并非所有已知pH值的溶液都能計算出水的電離度，比如CH3COONH4溶液中，水的電離度既不等于溶液的氫離子濃度，也不等于溶液的氫氧根離子濃度，因此在中學階段大家沒有辦法計算
高二化學知識點31、功能高分子材料：功能高分子材料是指既有傳統高分子材料的機械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。
2、合成功能高分子材料研究的問題⑴高分子結構與功能之間有什么關系?⑵高分子應具有什么樣的主鏈?應該帶有哪種功能基?⑶是帶功能基的單體合成?還是先合成高分子鏈，后引入功能基?如高吸水性材料的合成研究啟示：人們從棉花、紙張等纖維素產品具有吸水性中得到啟示：它是一類分子鏈上帶有許多親水原子團——羥基的高聚物。
合成方法：⑴天然吸水材料淀粉、纖維素進行改性，在它們的高分子鏈上再接上含強吸水性原子團的支鏈，提高它們的吸水能力。如將淀粉與丙烯酸鈉一定條件下共聚并與交聯劑反應，生成具有網狀結構的淀粉——聚丙烯酸鈉接枝共聚物高吸水性樹脂。⑵帶有強吸水性原子團的化合物為單體進行合成。如丙烯酸鈉加少量交聯劑聚合，得到具有網狀結構的聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂。
3問題：學與問中的問題匯報：橡膠工業硫化交聯是為增加橡膠的強度;高吸水性樹脂交聯是為了使它既吸水又不溶于水。小結：高吸水性樹脂可以在干旱地區用于農業、林業、植樹造林時抗
旱保水，改良土壤，改造沙漠。又如，嬰兒用的“尿不濕”可吸入其自身重量幾百倍的尿液而不滴不漏，可使嬰兒經常保持干爽?？膳c學生共同做科學探究實驗。
3、應用廣泛的功能高分子材料
⑴高分子分離膜：①組成：具有特殊分離功能的高分子材料制成的薄膜。②特點：能夠讓某些物質有選擇地通過，而把另外一些物質分離掉。③應用：物質分離⑵醫用高分子材料：①性能：優異的生物相溶性、親和性;很高的機械性能。②應用：
人造心臟硅橡膠、聚氨酯橡膠人造血管聚對苯二甲酸乙二酯人造氣管聚乙烯、有機硅橡膠人造腎醋酸纖維、聚酯纖維人造鼻聚乙烯有機硅橡膠人造骨、關節聚甲基丙烯酸甲酯人造肌肉硅橡膠和絳綸織物人造皮膚硅橡膠、聚多肽人造角膜、肝臟，人工紅血球、人工血漿、食道、尿道、腹膜
高二化學知識點4電解池：把電能轉化為化學能的裝置。
(1)電解池的構成條件
①外加直流電源;
②與電源相連的兩個電極;
③電解質溶液或熔化的電解質。
(2)電極名稱和電極材料
①電極名稱
陽極：接電源正極的為陽極，發生___氧化_____反應;
陰極：接電源負極的為陰極，發生____還原____反應。
②電極材料
惰性電極：C、Pt、Au等，僅導電，不參與反應;
活性電極：Fe、Cu、Ag等，既可以導電，又可以參與電極反應。
離子放電順序
(1)陽極：
①活性材料作電極時：金屬在陽極失電子被氧化成陽離子進入溶液，陰離子不容易在電極上放電。
②惰性材料作電極(Pt、Au、石墨等)時：
溶液中陰離子的放電順序(由易到難)是：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子。
(2)陰極：無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應，發生反應的是溶液中的陽離子。
陽離子在陰極上的放電順序是：
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+
高二化學知識點51、電解的原理
(1)電解的概念：
在直流電作用下，電解質在兩上電極上分別發生氧化反應和還原反應的過程叫做電解。電能轉化為化學能的裝置叫做電解池。
(2)電極反應：以電解熔融的NaCl為例：
陽極：與電源正極相連的電極稱為陽極，陽極發生氧化反應：2Cl-Cl2+2e-。
陰極：與電源負極相連的電極稱為陰極，陰極發生還原反應：Na++e-Na。
總方程式：2NaCl(熔)2Na+Cl2
2、電解原理的應用
(1)電解食鹽水制備燒堿、氯氣和氫氣。
陽極：2Cl-Cl2+2e-
陰極：2H++e-H2
總反應：2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2
(2)銅的電解精煉。
粗銅(含Zn、Ni、Fe、Ag、Au、Pt)為陽極，精銅為陰極，CuSO4溶液為電解質溶液。
陽極反應：CuCu2++2e-，還發生幾個副反應
ZnZn2++2e-;NiNi2++2e-
FeFe2++2e-
Au、Ag、Pt等不反應，沉積在電解池底部形成陽極泥。
陰極反應：Cu2++2e-Cu
(3)電鍍：以鐵表面鍍銅為例
待鍍金屬Fe為陰極，鍍層金屬Cu為陽極，CuSO4溶液為電解質溶液。
陽極反應：CuCu2++2e-
功能高分子材料的概念范文6
2生物材料的類型與應用生物材料種類繁多,到目前為止,被詳細研究過的生物材料已經超過一千種,在醫學臨床上廣泛應用的也有幾十種,涉及材料學科各個領域。依據不同的分類標準,可以分為不同的類型。
2.1以材料的生物性能為分類標準根據材料的生物性能,生物材料可分為生物惰性材料、生物活性材料、生物降解材料和生物復合材料四類。
2.1.1生物惰性材料生物惰性材料是指一類在生物環境中能保持穩定,不發生或僅發生微弱化學反應的生物醫學材料,主要是生物陶瓷類和醫用合金類材料。由于在實際中不存在完全惰性的材料,因此生物惰性材料在機體內也只是基本上不發生化學反應,它與組織間的結合主要是組織長入其粗糙不平的表面形成一種機械嵌聯,即形態結合。生物惰性材料主要包括以下幾類:(1)氧化物陶瓷主要包括氧化鋁陶瓷和氧化鋯陶瓷.氧化鋁陶瓷中以純剛玉及其復合材料的人工關節和人工骨為主,具體包括純剛玉雙杯式人工髖關節;純剛玉—金屬復合型人工股骨頭;純剛玉—聚甲基丙烯酸酯—鈷鉻鉬合金鉸鏈式膝關節,其他人工骨、人工牙根等。(2)玻璃陶瓷該材料主要用來制作部分人工關節。(3)Si3N4陶瓷該類材料主要用來制作一些作為替代用的較小的人工骨,目前還不能用作承重材料。(4)醫用碳素材料它主要被作為制作人工心臟瓣膜等人工臟器以及人工關節等方面的材料。(5)醫用金屬材料該類材料是目前人體承重材料中應用最廣泛的材料,在其表面涂上活性生物材料后可增加它與人體環境的相容性.同時它還能制作各類其他人體骨的替代物。
2.1.2生物活性材料生物活性材料是一類能誘出或調節生物活性的生物醫學材料。但是,也有人認為生物活性是增進細胞活性或新組織再生的性質?，F在,生物活性材料的概念已建立了牢固的基礎,其應用范圍也大大擴充.一些生物醫用高分子材料,特別是某些天然高分子材料及合成高分子材料都被視為生物活性材料.羥基磷灰石是一種典型的生物活性材料。由于人體骨的主要無機質成分為該材料,故當材料植入體內時不僅能傳導成骨,而且能與新骨形成骨鍵合。在肌肉、韌帶或皮下種植時,能與組織密合,無炎癥或刺激反應.生物活性材料主要有以下幾類:
(1)羥基磷灰石,它是目前研究最多的生物活性材料之一,作為最有代表性的生物活性陶瓷—羥基磷灰石(簡稱HAP)材料的研究,在近代生物醫學工程學科領域一直受到人們的密切關注.羥基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]是脊椎動物骨和齒的主要無機成分,結構也非常相近,與動物體組織的相容性好、無毒副作用、界面活性優于各類醫用鈦合金、硅橡膠及植骨用碳素材料。因此可廣泛應用于生物硬組織的修復和替換材料,如口腔種植、牙槽脊增高、耳小骨替換、脊椎骨替換等多個方面.另外,在HA生物陶瓷中耳通氣引流管、頜面骨、鼻梁、假眼球以及填充用HA顆粒和抑制癌細胞用HA微晶粉方面也有廣泛的應用.又因為該材料受到本身脆性高、抗折強度低的限制,因此在承重材料應用方面受到了限制.現在該材料已引起世界各國學者的廣泛關注。目前制備多孔陶瓷和復合材料是該材料的重要發展方向,涂層材料也是重要分支之一。該類材料以醫用為目的,主要包括制粉、燒結、性能實驗和臨床應用幾部分。
(2)磷酸鈣生物活性材料這種材料主要包括磷酸鈣骨水泥和磷酸鈣陶瓷纖維兩類.前者是一種廣泛用于骨修補和固定關節的新型材料,有望部分取代傳統的PMMA有機骨水泥.國內研究抗壓強度已達60MPa以上。后者具有一定的機械強度和生物活性,可用于無機骨水泥的補強及制備有機與無機復合型植入材料。
(3)磁性材料生物磁性陶瓷材料主要為治療癌癥用磁性材料,它屬于功能性活性生物材料的一種。把它植入腫瘤病灶內,在外部交變磁場作用下,產生磁滯熱效應,導致磁性材料區域內局部溫度升高,借以殺死腫瘤細胞,抑制腫瘤的發展。動物實驗效果良好。
(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兩類。目前關于該方向的研究已成為生物材料的主要研究方向之一。
2.1.3生物降解材料所謂可降解生物材料是指那些在被植入人體以后,能夠不斷的發生分解,分解產物能夠被生物體所吸收或排出體外的一類材料,主要包括β-TCP生物降解陶瓷和生物陶瓷藥物載體兩類,前者主要用于修復良性骨腫瘤或瘤樣病變手術刮除后所致缺損,而后者主要用作微藥庫型載體,可根據要求制成一定形狀和大小的中空結構,用于各種骨科疾病。
2.1.4生物復合材料生物復合材料又稱為生物醫用復合材料,它是由兩種或兩種以上不同材料復合而成的生物醫學材料,并且與其所有單體的性能相比,復合材料的性能都有較大程度的提高的材料。制備該類材料的目的就是進一步提高或改善某一種生物材料的性能。該類材料主要用于修復或替換人體組織、器官或增進其功能以及人工器官的制造,它除應具有預期的物理化學性質之外,還必須滿足生物相容性的要求,這里不僅要求組分材料自身必須滿足生物相容性要求,而且復合之后不允許出現有損材料生物學性能的性質。按基材分生物復合材料可分為高分子基、金屬基和陶瓷基三類,它們既可以作為生物復合材料的基材,又可作為增強體或填料,它們之間的相互搭配或組合形成了大量性質各異的生物醫學復合材料,利用生物技術,一些活體組織、細胞和誘導組織再生的生長因子被引入了生物醫學材料,大大改善了其生物學性能,并可使其具有藥物治療功能,已成為生物醫學材料的一個十分重要的發展方向,根據材料植入體內后引起的組織反應類型和水平,它又可分為近于生物惰性的、生物活性的、可生物降解和吸收等幾種類型。人和動物中絕大多數組織均可視為復合材料,生物醫學復合材料的發展為獲得真正仿生的生物材料開辟了廣闊的途徑。
2.2以材料的屬性為分類標準
2.2.1生物醫用金屬材料生物醫用金屬材料是用作生物醫學材料的金屬或合金,又稱外科用金屬材料或醫用金屬材料,是一類惰性材料,這類材料具有高的機械強度和抗疲勞性能,是臨床應用最廣泛的承力植入材料。該類材料的應用非常廣泛,及硬組織、軟組織、人工器官和外科輔助器材等各個方面,除了要求它具有良好的力學性能及相關的物理性質外,優良的抗生理腐蝕性和生物相容性也是其必須具備的條件。醫用金屬材料應用中的主要問題是由于生理環境的腐蝕而造成的金屬離子向周圍組織擴散及植入材料自身性質的退變,前者可能導致毒副作用,后者常常導致植入的失敗。已經用于臨床的醫用金屬材料主要有不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金等三大類。此外,還有形狀記憶合金、貴金屬以及純金屬鉭、鈮、鋯等。
2.2.2生物醫用高分子材料醫用高分子材料是生物醫學材料中發展最早、應用最廣泛、用量最大的材料,也是一個正在迅速發展的領域。它有天然產物和人工合成兩個來源,該材料除應滿足一般的物理、化學性能要求外,還必須具有足夠好的生物相容性。按性質醫用高分子材料可分為非降解型和可生物降解型兩類。對于前者,要求其在生物環境中能長期保持穩定,不發生降解、交聯或物理磨損等,并具有良好的物理機械性能。并不要求它絕對穩定,但是要求其本身和少量的降解產物不對機體產生明顯的毒副作用,同時材料不致發生災難性破壞。該類材料主要用于人體軟、硬組織修復體、人工器官、人造血管、接觸鏡、膜材、粘接劑和管腔制品等方面。這類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膠原、線性脂肪族聚酯、甲殼素、纖維素、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚己丙酯等。它們可在生物環境作用下發生結構破壞和性能蛻變,其降解產物能通過正常的新陳代謝或被機體吸收利用或被排出體外,主要用于藥物釋放和送達載體及非永久性植入裝置.按使用的目的或用途,醫用高分子材料還可分為心血管系統、軟組織及硬組織等修復材料。用于心血管系統的醫用高分子材料應當著重要求其抗凝血性好,不破壞紅細胞、血小板,不改變血液中的蛋白并不干擾電解質等。
2.2.3生物醫用無機非金屬材料或稱為生物陶瓷。生物醫用非金屬材料,又稱生物陶瓷。包括陶瓷、玻璃、碳素等無機非金屬材料。此類材料化學性能穩定,具有良好的生物相容性。一般來說,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類。其中惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷在前面已經簡要作了介紹,而功能活性生物陶瓷是近年來提出的一個新概念.隨著生物陶瓷材料研究的深入和越來越多醫學問題的出現,對生物陶瓷材料的要求也越來越高。原先的生物陶瓷材料無論是生物惰性的還是生物活性的,強調的是材料在生物體內的組織力學環境和生化環境的適應性,而現在組織電學適應性和能參與生物體物質、能量交換的功能已成為生物材料應具備的條件。因此,又提出了功能活性生物材料的概念。它主要包括以下兩類:(1)模擬性生物陶瓷材料該類材料是將天然有機物(如骨膠原、纖維蛋白以及骨形成因子等)和無機生物材料復合,來模擬人體硬組織成分和結構,以改善材料的力學性能和手術的可操作性,并能發揮天然有機物的促進人體硬組織生長的特性。(2)帶有治療功能的生物陶瓷復合材料該類材料是利用骨的壓電效應能刺激骨折愈合的特點,使壓電陶瓷與生物活性陶瓷復合,在進行骨置換的同時,利用生物體自身運動對置換體產生的壓電效應來刺激骨損傷部位的早期硬組織生長。具體來說是由于腫瘤中血管供氧不足,當局部被加熱到43~45℃時,癌細胞很容易被殺死。現在最常用的是將鐵氧體與生物活性陶瓷復合,填充在因骨腫瘤而產生的骨缺損部位,利用外加交變磁場,充填物因磁滯損耗而產生局部發熱,殺死癌細胞,又不影響周圍正常組織?，F在,功能活性生物陶瓷的研究還處于探索階段,臨床應用鮮有報道,但其發展應用前景是很光明的。各種不同種類的生物陶瓷的物理、化學和生物性能差別很大,在醫學領域用途也不同.尤其是功能活性陶瓷更有不可估量的發展前途.臨床應用中,生物陶瓷存在的主要問題是強度和韌性較差.氧化鋁、氧化鋯陶瓷耐壓、耐磨和化學穩定性比金屬、有機材料都好,但其脆性的問題也沒有得到解決。生物活性陶瓷的強度則很難滿足人體承力較大部位的需要。
2.2.4生物醫用復合材料此類材料在2.1.4中已有介紹,此處不再詳述
2.2.5生物衍生材料生物衍生材料是由經過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫用材
料,也稱為生物再生材料.生物組織可取自同種或異種動物體的組織.特殊處理包括維持組織原有構型而進行的固定、滅菌和消除抗原性的輕微處理,以及拆散原有構型、重建新的物理形態的強烈處理.由于經過處理的生物組織已失去生命力,生物衍生材料是無生命力的材料.但是,由于生物衍生材料或是具有類似于自然組織的構型和功能,或是其組成類似于自然組織,在維持人體動態過程的修復和替換中具有重要作用.主要用于人工心瓣膜、血管修復體、皮膚掩膜、纖維蛋白制品、骨修復體、鞏膜修復體、鼻種植體、血液唧筒、血漿增強劑和血液透析膜等.
3.生物材料的性能評價目前關于生物材料性能評價的研究主要集中在生物相容性方面.因為生物相容性是生物材料研究中始終貫穿的主題.它是指生命體組織對生物材料產生反應的一種性能,該材料既能是非活性的又能是活性的.一般是指材料與宿主之間的相容性,包括組織相容性和血液相容性.現在普遍認為,生物相容性包括兩大原則,一是生物安全性原則,二是生物功能性原則.生物安全性是植入體內的生物材料要滿足的首要性能,是材料與宿主之間能否結合完好的關鍵.關于生物材料生物學評價標準的研究始于20世紀70年代,目前形成了從細胞水平到整體動物的較完整的評價框架.國際標準化組織(ISO)以10993編號了17個相關標準,同時對生物學評價方法也進行了標準化.迫于現代社會動物保護和減少動物試驗的壓力,國際上各國專家對體外評價方法進行了大量的研究,同時利用現代分子生物學手段來評價生物材料的安全性、使評價方法從整體動物和細胞水平深入到分子水平.主要在體外細胞毒性試驗、遺傳性和致癌性試驗以及血液相容性評價方法等方面進行了一些研究.但具體評價方法和指標都未統一,更沒有標準化.隨著對生物材料生物相容性的深入研究,人們發現評價生物材料對生物功能的影響也很重要.關于這一方面的研究主要是體外法。具體來說側重于對細胞功能的影響和分子生物學評價方面的一些研究。總之,關于生物功能性的原則是提出不久的一個新的生物材料的評價方面,它必將隨著研究的不斷深入而向前發展.而涉及材料的化學穩定性、疲勞性能、摩擦、磨損性能的生物材料在人體內長期埋植的穩定性是需要開展評價研究的一個重要方面。
4生物材料的發展趨勢展望生物材料科學是20世紀新興學科中最耀眼的新星之一?，F在,生物材料科學已成為一門與人類現代醫療保健系統密切相關的邊緣學科。其重要性不僅因為它與人類自身密切相關,還因為它跨越了材料、醫學、物理、生物化學和現代高科技等諸多學科領域?，F在對于該材料的研究已從被動地適應生物環境發展到有目的地設計材料,以達到與生物組織的有機連接。并隨著生命科學和材料科學的發展,生物材料必將走向功能性半生命方向。生物材料的臨床應用已從短期的替換和填充發展成永久性牢固種植,并與其它高科技(如電子技術、信息處理技術)相結合,制備富有應用潛力的醫療器械。生物材料的研究在世界各國也日益受到重視.四年一次的世界生物材料大會代表著國際上生物材料研究的發展動態和目前的水平。分析認為,以下幾個方面是生物材料今后研究發展的幾個主要方向:
(1)發展具有主動誘導、激發人體組織和器官再生修復功能的,能參與人體能量和物質交換產生相互結合的功能性活性生物材料,將成為生物材料研究的主要方向之一。
(2)把生物陶瓷與高分子聚合物或生物玻璃進行二元或多元復合,來制備接近人體骨真實情況的骨修復或替代材料將成為研究的重要方向之一。
(3)制備接近天然人骨形態的、納微米相結合的、用于承重的、多孔型生物復合材料將成為方向之一。
(4)用于延長藥效時間、提高藥物效率和穩定性、減少用量及對機體的毒副作用的藥物傳遞材料將成為研究熱點之一。
(5)血液相容性人工臟器材料的研究也是突破方向之一。
(6)如何能夠制備出納米尺寸的生物材料的工藝以及納米生物材料本身將成為研究熱點之一。
