1.功能高分子材料的发展

新型功能高分子材料已成为当代高技术的重要组成部分，加速发展高技术新材料及其产业化、商品化是国际高技术激烈竞争夺取“制高点”的重要目标。同时也需学会有效利用一定的技术手段把最新的科技成果迅速转化为商品，它才会为社会进步发挥巨大的作用。

当前高技术新材料发展的趋势和特点表现为：

①单一材料向多种材料扬长避短的复合化；

②结构材料和功能材料整体化；

③材料多功能的集成化；

④功能材料和器件一体化；

⑤材料制备加工智能化、敏捷化；

⑥材料科技微型化、纳米化(从下至上)；

⑦材料的制备和功能仿生化；

⑧材料产品多元化、个性化；

⑨材料设计优选化、创新化；

⑩材料研究开发环境意识化、生态化；

⑪材料科技多学科渗透综合化、大科学化；

⑫走低成本高性能化；

⑬科技与文化相互作用愈来愈明显化；

⑭科技成果转让更多地走向合作化，促进商品化。

由于现代航天、军工、计算机等技术的发展对材料有特殊的需求，使高分子材料科学得到了进一步的发展，从而出现了耐高温、具有高强度、高绝缘性等特种高分子材料，如有机氟聚合物、有机硅聚合物、聚芳烃、杂环高分子等，通常人们使用这类高聚物的着眼点在于它在特定环境中(如高、低温、腐蚀及高电压)具有很好的力学性能，如高强度、高弹性及高绝缘等。这种高分子材料品种多，用途较为专一，且产量少、价格贵，通常称为特种材料，与有机化学工业观念相对应也有人称为精细高分子材料。

近年来，高科技的发展对材料提出了许多新的要求，例如电子工业、冶金工业、宇航工业、化学工业和医疗、医药工业等提出了许多新的课题，使得高分子化学发展提高到了一个新的阶段，即进入高分子分子设计的时代，因而相继出现了许多所谓的“功能高分子材料”。即经过化学家精心设计，利用高分子本身结构或聚集态结构的特点，引入功能基团，形成新型的具有某种特殊功能的高分子材料。例如具有分离功能的材料—离子交换树脂，以及近些年来出现的对特定金属离子具有螯合功能的螯合树脂、吸附性树脂、混合气体分离膜、混合液体分离膜，具有催化性能的高分子催化剂，导电高分子，感光树脂、液晶高分子，生物活性高分子，高分子医用材料、药物高分子等。

功能高分子材料的迅速发展，出现了各种各样的新品种，功能高分子材料的功能设计原理和制备方法也日趋成熟，因此，在各行各业中获得了广泛应用。功能高分子材料已成为材料科学与工程中的一个重要分支。但由于其产量小、价格高、制造工艺复杂，而价格往往为通用高分子材料的100倍以上，因而也常将它归为精细化工产品领域。

功能高分子材料的品种很多，用途亦越来越广泛，除了上述几种功能高分子外，还有许多诸如声功能高分子材料、能量转换高分子材料、热变形高分子材料、形状记忆高分子材料以及仿生高分子材料和不断发现的各种新型功能高分子材料等。目前这些领域的研究工作也十分活跃，并取得了一定的成果。

2.智能材料概况

2.1智能高分子材料的概念

智能高分子材料又称智能聚合物、机敏性聚合物、刺激响应型聚合物、环境敏感型聚合物，是一种能感觉周围环境变化，而且针对环境的变化能采取响应对策的高分子材料。智能高分子材料是智能材料的一个重要组成部分。它通过分子设计和有机合成的方法使有机材料本身具有生物所赋予的高级功能，如自修复与自增殖能力、认识与鉴别能力、刺激响应与环境应变能力等。由于高分子材料在结构上的复杂性和多样性，所以可以在分子结构(包括支链结构)、聚集态结构、共混、复合、界面和表面甚至外观结构等诸方面，或单一，或多种结构综合利用，来达到材料的某种智能化。智能高分子材料的研究涉及到众多的基础理论研究，波及信息、电子、生命科学、宇宙、海洋科学等领域，不少成果已在高科技、高附加值产业中得到应用，已成为高分子材料的重要发展方向之一。

智能高分子材料的研究开发已经取得了一定的进展，但其稳定性及加工制备技术仍有待提高。聚合物合成方法的改进以及结构修饰与分子设计成为寻求高性能智能高分子材料首先要解决的问题。在分子水平上研究高分子的光、电、磁等行为，揭示分子结构和光、电、磁的特性关系，将导致新一代智能高分子材料的出现。智能高分子材料的研究是一个多学科交叉的研究领域，对其研究开发需要多学科协同进行口我们期待着这一领域的全面发展。

2.2智能高分子材料研究内容

目前智能高分子材料研究的内容主要集中在以下几方面。

(1)记忆功能高分子材料包括应力记忆、形状记忆、体积记忆和色泽记忆等高分子材料。主要应用于结构材料的不同半径的管道、容器的包装材料、纺织品材料和医用材料。研究最多的是形状记忆高分子材料。

(2)智能高分子凝胶包括光敏性、温敏性、电磁敏感性、压力敏感性和pH值敏感性等单一响应性高分子凝胶及温度、pH值敏感性；热、光敏感性；磁、热敏感性；pH值、离子刺激等双重或多重响应性高分子凝胶等。目前研究较多的是智能高分子凝胶的合成、理化性质及应用方面等，采用各种合成方法来制备各种智能高分子凝胶，以研制出性能优异的凝胶体系，用于实际生产应用。其潜在的应用领域有：细胞培养基质、环境工程、酶的活性控制、药物释放载体、组织工程、可视化光学传感材料、表面图案技术及吸附分离致癌物质等。

(3)智能药物释放体系药物释放系统是在当药物所在环境发生变化时，体系能够做出相应的反应，以一定的形式释放药物的系统。主要用作智能药物释放体系；生物信息响应体系，如靶向药物释放体系及结合药物释放体系等；纳米药物释放体系等。在不久的将来，智能药物释放体系将成为主要的制剂形式，在疾病治疗、保健、计划生育及健康与卫生方面发挥更重要的作用。

(4)聚合物电流变流体聚合物电流变流体又称电场致流变体，是新型的智能材料。它由低介电常数的液体和高介电常数的悬浮颗粒等组成。利用其对电场的响应特性，可望用于优良的动力传输、振动控制、新一代机器人等领域。

(5)智能高分子膜高分子膜的智能化是通过膜的组成、结构和形态来实现的。主要包括荷电型超滤膜、接枝型智能膜、互穿网络膜、聚电解质配合物膜、液晶膜、凝胶膜等，用作选择透过膜材、传感膜材、仿生膜材和人工肺等。

(6)智能纺织品智能纺织品是传统的纺织服装技术与材料科学、结构机理、传感技术和先进的加工工艺、通信技术、人工智能、生物技术的有机结合。主要产品有信息服装、数字服装、智能文胸、保健服装、灭蚊服装、情感服装、军用帐篷等，还有自动清洁织物和自动修补织物等。

(7)智能橡塑材料智能橡塑材料是指具有智能化的橡胶和塑料，主要用作热收缩管和自增强体系。智能化的橡胶制品有智能鞋、高吸水性树脂和智能防水材料、智能轮胎、智能安全气囊等。智能化塑料制品报道最多的是智能塑料线。

(8)生物材料的仿生化、智能化科技的发展使得生物医用材料得到了极大的发展，目前生物材料的仿生化、智能化成为其重要的发展方向。生命从本质上讲源于聚合物，而生物大分子的特征是它们通一断或至少高度非线性地响应环境刺激。生物大分子的非线性响应源于高度协同的相互作用。模拟生物大分子的协同相互作用，可赋予合成高分子材料智能性。

3.智能材料的发展方向

目前，在新材料领域中，正在形成一门新的分支学科—智能材料，也有人称为机敏材料。智能材料先进的设计思想被誉为材料学史上的一大飞跃，已引起世界各国政府和多种学科科学家的高度重视。智能材料是一门交叉学科。智能结构常常把高技术传感器或敏感元件与传统结构材料和功能材料结合在一起，赋予材料崭新的性能，使无生命的材料变得似乎有了“感觉”和“知觉”。

任何学科的发展都来源于实际的需要。由于在社会实际中经常发生飞机失事，桥梁或一些关键结构的灾难性故障，促使科学家们希望找到失事之前能报警的材料，或预感到要失事时能自动加固或自动修补伤痕或裂纹的材料。比如，人的皮肤划伤后过一段时间就会自然长好，且自我修补得天衣无缝；骨头折断后，只要对好骨缝，断骨就会自动长在一起。那么飞机的机翼、桥梁的支架出现裂纹之后能否自我修补呢？如果可能，那就可以防止许多灾难性的事故。这就是目前世界上一大批科学家致力于研究智能材料并将它发展成为一门学科的原因。

智能材料按材料主体性质可划分为金属系智能材料、无机非金属系智能材料和高分子系智能材料。高分子智能材料尚有超分子聚合物、介观高分子材料等许多有待开发的新领域。高分子材料因其具有结构层次丰富多样、便于分子设计和精细控制的特点，加之质轻、柔软且容易涂覆，是一类很有前途的智能材料。金属系智能材料是当代金属材料研究的高级阶段。具有形状记忆效应的材料，在金属、陶瓷和聚合物中都有发现。可以肯定，不久的将来会出现各种实用、新型的智能材料和仿生智能材料。

从功能材料到智能材料，这是材料领域的一次飞跃。这方面的研究与开发孕育着新理论、新材料的出现，显示了其良好的应用前景。在医学领域、航空航天领域、土木建筑领域、高精密仪器及自动化的生产中、机械工业、抑制振动和噪声方面、国防工业、汽车工业等将得到广泛应用。随着材料科学的发展，终有一天会出现各种实用的仿生智能材料。