本文來源 | 新材料研習社
功能高分子材料是20世紀60年代發展起來的一種新材料，通過在天然或合成高分子主鏈和側鏈上接枝反應性功能基團，使其具有新的諸如催化性、導電性、光敏性、導磁性、生物活性等特殊功能的一類新型高分子。
功能高分子材料對物質、能量、信息具有傳輸、轉換或貯存的作用，又被稱為特種高分子材料或者精細高分子材料。功能高分子材料分為反應型功能高分子材料、光功能高分子材料、電磁功能高分子材料、生物醫用功能高分子材料等幾大類因其具有催化性、導電性、光敏性、導磁性、生物活性等特殊的功能而備受人們關注。
目前對功能高分子材料的研究主要集中在其結構和性能之間的關系上，通過優化功能高分子材料合成方法，開發出新型功能高分子材料，不斷擴展其應用領域。
功能高分子材料具有種類多樣、產量少、專用性強等特點，此外，與其他功能材料相比，功能高分子材料還具有質量輕、結構配方可設計性強等特點，因此可以廣泛滿足各個應用領域的要求。本文介紹了幾類不同的功能高分子材料的性能及其應用。
反應型功能高分子材料包括高分子試劑和高分子催化劑，通過將反應活性中心或催化性中心接枝到高分子鏈上，實現小分子試劑或催化劑的高分子化[40]。常見的高分子試劑根據化學活性可分為氧化試劑、還原試劑、烷基化試劑、?；噭?、鹵代試劑和固相合成試劑等。高分子催化劑包括用于酸堿催化的離子交換樹脂、過渡金屬絡合物催化劑、相轉移催化劑和固定化酶等。反應型高分子材料要求具有高反應活性、高選擇性和專一性，主要用于化學合成和化學反應。
光功能高分子材料是指能夠對光能進行吸收存儲、傳輸、轉換的一類高分子材料。光功能高分子材料主要包括光穩定劑、光敏涂料、熒光劑、光轉化材料、光致變色材料和光導材料等。光功能高分子材料在生產生活中的應用非常廣泛，比如光導纖維、太陽能、集成電路和光電池等。
光致變色材料是一種應用很廣泛的光功能高分子材料，光致變色材料在光學數據存儲和光學交換方面具有潛在的應用價值。
紫外線照射毛細管表面制備光敏重氮乙烯醇/苯乙烯共價涂層
導電功能高分子材料按組成可分為結構型導電高分子和復合型導電高分子兩類。結構型導電高分子依靠自身提供的導電載流子導電，這類高分子經摻雜后導電率能夠大幅度提升，而復合型導電高分子需要通過添加炭黑、金屬粉、箔等來實現導電。結構型導電高分子材料主要有聚乙炔、線型聚苯、氮硫高聚物、聚酮酞菁等，但單一的結構型導電高分子材料電導率不高，在實際應用中，需要摻雜電子受體或電子給體。
復合型導電高分子材料包括導電塑料、導電橡膠、導電涂料和導電薄膜等，在復合型導電高分子中，高分子充當黏合劑的角色，本身不具有導電性。復合型導電高分子材料制備簡單，實用性強，其主要應用于發光二極管、電致發光和電磁屏蔽器等領域中。
生物醫用高分子材料是一種用于生理系統疾病的診斷和治療，修復或替換生物體組織器官的高分子材料，包括醫用高分子和藥用高分子兩大類。生物醫用高分子材料被廣泛應用于人工器官、藥物釋放、生物組織工程等領域。由于生物醫用高分子材料直接應用于人體，因此要求其要無毒無害，其次要有良好的生物相容性，此外根據使用場合的不同對材料還有其他的特殊要求。
近年來，高分子材料的發展非常迅速，應用也日益廣泛，但高分子材料在自然環境中很難分解，造成大量的白色污染，這就使發展可降解高分子材料成為必然趨勢。
降解高分子材料分為光降解高分子材料和生物降解高分子材料兩類。高分子材料通過引入感光基團或添加光敏劑來制備光降解高分子材料，在光的作用下光降解高分子材料的聚合物鏈斷裂，分子量降低。光降解高分子材料主要用于包裝材料和農膜，但其應用條件苛刻、價格較貴，因此生物降解高分子材料在近幾年更受關注。
生物降解高分子材料是指通過生物酶作用或微生物化學作用能夠發生降解的高分子。生物降解高分子材料包括淀粉、纖維素、甲殼素、透明質酸等天然高分子材料和乳酸、聚己內酯等合成高分子材料[90-92]。生物降解高分子材料具有質量輕、價格便宜以及易降解等特點而被廣泛應用于生物工程和醫用降解高分子材料等領域。
形狀記憶材料是在改變并固定其形狀后，通過改變外界條件（溫度、pH、電場力等）能夠使其恢復初始形狀的材料。形狀記憶高分子材料根據引起形狀記憶效應條件的不同分為熱致感應型、電致感應型、光致感應型和化學感應型，其中熱致感應型形狀記憶高分子材料應用最為廣泛。形狀記憶高分子材料具有質量輕、形變量大、成型容易等優點，被用于醫療、包裝、建筑等領域。
SBS，PCL和CNF合成的形狀記憶聚合物納米復合材料
高分子水凝膠是一種由親水性高分子通過化學或物理交聯而形成的具有三維網絡結構的聚合物，能夠吸收并保持大量的水。高分子水凝膠具有與天然組織相似的微環境，都有很高的含水量（最高達99%），在生物醫藥領域有廣泛的應用，如傷口敷料、隱形眼鏡、組織工程和藥物遞送領域[。當高分子水凝膠所處的環境（溫度、pH、離子濃度、光、磁場、電場和化學物質等）發生變化時，高分子凝膠的結構或體積相變也會產生相應的改變，這種水凝膠被稱為智能水凝膠?；谥悄芨叻肿铀z的刺激響應性，其被廣泛應用于傳感器、驅動器、藥物載體和生物催化等領域。
多功能高分子材料由于其功能的多樣化，在生產生活中具有更加廣泛的應用。因此，功能高分子材料近年來逐漸向著多功能化方向發展，電磁材料、導電材料、光熱材料等相繼出現。此外，隨著科學技術的不斷進步，研究人員對高分子結構與性能之間關系的研究也逐漸深入，制備出越來越多的具有特殊功能的新型功能高分子材料，比如生物高分子材料、隱身高分子材料等，進一步擴大了功能高分子材料的范圍。
基于對高分子材料應用方面的更高要求，為克服高分子材料強度低、易老化、使用壽命短等缺點，兼有傳統功能（電功能、光功能等）和特殊功能（自修復、形狀記憶功能等）的功能高分子材料將是未來材料的研究方向。相信隨著對高分子材料結構的深入研究，兼有兩種或以上功能的高分子材料將進一步被擴展，有望應用于航空航天、醫療、食品、工業等各個領域。
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