高分子壓電材料的特點

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高分子壓電材料的特點范文第1篇

一、新材料

材料是社會進步的物質基礎和先導，對國民經濟和國防建設起著關鍵的支撐作用。新材料是高技術領域的重要組成部分，與信息、生命、能源并稱為現代文明和社會發展的四大支柱。加強新材料的開發，對推動高新技術產業發展、促進傳統產業升級換代和增強綜合國力，具有重要的意義。本年度重點支持新材料領域中下列五個方面的技術和產品：1.金屬材料；2.無機非金屬材料；3.高分子材料；4.生物醫用材料；5.精細化學品。本刊重點介紹后三種技術和產品。

高分子材料

高分子材料是新材料領域的重要組成部分，由于其具有優良的物理、化學性能和優異的加工特性，被廣泛應用于信息產業、航空航天、生物醫藥、交通運輸、機械儀表、建筑和能源等國民經濟重要領域。隨著新型高分子合成、改性與加工等高技術的發展，高性能高分子材料迅速崛起，新產品、新技術不斷涌現。新型高分子材料的開發和廣泛應用，對于推動傳統產業的升級換代、新興產業的發展壯大會起到積極的作用，必將對推動我國國民經濟的發展發揮重要的作用。

本年度重點支持的方向如下。

高性能高分子結構材料

高性能高分子結構材料具有機械性能好、比強度高、耐熱性好、耐腐蝕、耐磨損和易加工等特點，在各行業應用廣泛，對國民經濟的發展和國家安全具有重要意義。本年度重點支持：具有高強、耐高溫、耐磨、高韌的高分子結構材料和復合材料；低成本化的特種工程塑料；具有特殊功能、特殊用途的高附加值熱塑性樹脂。

新型高分子功能材料

高分子功能材料由于其特有的功能性和專用性，在生態環境保護、信息功能化、生物醫用器材、物質分離膜、能量轉換和儲能技術等工業領域有著極為廣泛的應用。本年度重點支持：先進功能膜材料及支撐材料；光電信息高分子材料；液晶高分子材料；形狀記憶高分子材料；高分子相變材料；具有特殊功能性、高附加值的高分子材料。

高分子材料的低成本化和高性能化

通用塑料的高性能化和工程塑料的低成本化，仍然是當前高分子材料領域研究、開發的重點之一，同時也是擴大通用塑料和工程塑料應用范圍的一個重要措施。鼓勵開發產業化制備技術和工業化應用技術。本年度重點支持：通過化學改性和／或物理改性(含納米技術改性)，性能顯著提高或獲得特殊性能的高分子及其復合材料；高剛性、高韌性、高電性能、高耐熱或導熱性聚合物合金與改性材料；新型高性能熱塑性彈性體；具有特殊用途、高附加值的新型改性高分子材料。

本年度不支持：普通塑料的一般改性專用料；普通電線、電纜專用料；流延、吹塑、拉伸法生產的通用薄膜；普通管材、管件及異型材(如普通塑鋼窗)；以聚乙烯、聚丙烯為基材的部分降解材料；普通的PS和PU泡沫塑料等。

新型橡膠材料

新型橡膠作為三大合成材料之一，在國防工業、航空航天和交通運輸等方面具有廣泛的應用。為滿足現代汽車工業高速、耐熱、減震、密封、耐老化、耐介質、耐脈沖性的要求，優化橡膠工業產品結構，采用高性能材料，可以有效緩解資源不足和環境污染的壓力。本年度重點支持：特種合成橡膠；新型橡膠功能材料及產品；為高速安全交通配套的橡膠輪胎和制品。

本年度不支持普通橡膠制品項目。

新型纖維材料

纖維是高分子材料的重要組成部分，廣泛應用于紡織、信息、航空、汽車、環保、衛生、建筑等領域。我國纖維、紡織品及服裝的產量均居世界第一，但產品性能檔次低、附加值低，常規產品產能過剩，高檔產品需進口，技術進步和產品創新仍以跟蹤國外為主。新型纖維品種及其成纖高分子新品種的開發及產業化是紡織新產品創新的源頭，因此必須加大技術含量高、市場前景好的新技術和新品種開發力度，加快產業化進程，推進全行業產品的升級換代，重視環境友好和清潔生產，重點支持我國自主知識產權的技術，同時支持有較高技術含量的集成創新。本年度重點支持：新型成纖聚合物開發，及應用新型成纖聚合物制備的具有特殊性能或功能的纖維；高性能纖維及其原料、半成品；環境友好及可生物降解型纖維；在確保環境保護的前提下，申報差別化纖維開發及應用項目(僅限于西部欠發達地區申報)。

本年度不支持服裝面料、襯布、紗線、常規或性能僅略有改善的纖維(如：有色、異形、細旦、功能粉體添加、簡單的化學改性、常規的共混等)及服裝項目；不支持常規的非織造布、涂層布或層壓紡織品、一般功能性纖維材料產品項目。

生態和環境友好高分子材料

隨著高分子材料的迅速發展，傳統高分子材料在使用過程及廢棄后對環境的危害逐漸顯現，白色污染已經引起了社會的關注。發展生態和環境友好高分子材料是高分子材料新的方向之一。本年度重點支持：以生物質來源的高分子材料及制品；全生物降解塑料及其制品。

本年度不支持：淀粉填充的不完全降解塑料及其制品、單純填充的材料、廢舊高分子直接回用、單純降解塑料制品常規制備項目。

高分子材料的加工應用技術

現代科技進步迫切需要成型加工具有優異性能和特定形態的高分子材料及制品，成型加工工藝及設備也正在向高效、節能、省料、優質方向發展。通過某些物理化學和機械手段將各種形態的聚合物成型為不同用途的制品；通過對高分子材料制品表面進行改性，可制備出具有導電、磁性、壓電、屏蔽、耐蝕、耐磨等單功能或多功能應用產品。本年度重點支持：具有微孔結構的復合注射成型；高比強度、大型復雜熱塑性制品成型；模內優質修飾注塑成形；先進的高分子材料制品的表面改性與應用；CAD及氣輔CAE輔助等高分子加工新工藝；具有顯著節能減排效果的新工藝技術。

高分子壓電材料的特點范文第2篇

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。現在,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。現在,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。現在,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。現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。

高分子壓電材料的特點范文第3篇

本文論述了導電纖維的種類、應用，概述了鑒別導電纖維的一般程序，并總結了導電纖維檢測過程中存在的幾個主要問題。

關鍵詞：導電纖維； 種類；應用；鑒別；問題

Abstract: The paper discussed the types of conductive fibers and applications, and outlined the general identification procedures of conductive fibers，and summarized several key issues in the detection process of conductive fibers.

Keywords: conductive fibers; type; applications; identification; issues

導電纖維是上世紀60年代出現的一種新的纖維品種，它一般是指導電率大于10-7 Ω-1?cm-1的纖維。這類纖維具有良好的導電性和耐久性，特別是在低濕度下仍具有良好的耐久抗靜電性，因此在工業、民用等領域有著很大的用途。

1 導電纖維的種類

根據導電纖維的特點，可以分為四大類：金屬系導電纖維、碳黑系導電纖維、導電高分子性纖維和金屬化合物型導電纖維[1]。

1.1 金屬系導電纖維

這類纖維是利用金屬的導電性能而制得的，主要方法是直接拉絲法，即將金屬線反復過模具、拉伸，制成直徑4μm～16μm的纖維。此外，還有切削法和金屬噴涂法兩種制備方法。

金屬系導電纖維的優點是導電性能接近于純金屬，缺點是手感比較差，抱合困難，因而纖維的混紡不勻，限制了它的進一步推廣使用。

目前這種類型的導電纖維主要應用在一般電腦防護服、孕婦服等防輻射服裝上，具有抗老化、耐磨、可染成各種顏色、可反復洗滌等優點。

1.2 碳黑系導電纖維

這是最早出現的導電纖維，目前這類纖維通常有三種制造方法：摻雜法、涂層法和纖維的碳化處理法。不同的方法得到的導電纖維性能略有差別。這也是目前市面上比較成熟的一類導電纖維。

該類纖維作為防靜電、除靜電材料，主要應用在與集成電路相關的領域：集成電路塊、場效應管、晶體管等電子元器件的加工、裝配、包裝、運輸等生產過程中[2]。

1.3 導電高分子性纖維

目前，對導電高分子性纖維的導電性能研究也越來越多，主要制備方法有兩種：一種是導電高分子性材料的直接紡絲法，另一種是后處理法。

導電高分子性纖維的應用范圍較廣，在電子、電器、防爆產品、高壓電纜等領域作為導電屏蔽材料、防靜電材料等廣泛應用。

1.4 金屬化合物型導電纖維

大部分的金屬化合物都具有很好的導電性，利用金屬的特性來生產導電纖維的方法在目前應用最多。金屬中使用最多的就是銅的硫化物和碘化物，硫化銅、硫化亞銅和碘化亞銅等都是很好的導電性物質，利用這類導電化合物制備導電纖維主要有3種方法：混合紡絲法、吸附法和化學反應法。

這類導電纖維主要用于電磁波屏蔽場合。

2 導電纖維在紡織品中的應用

導電纖維的導電性能主要基于自由電子的移動而不依靠吸濕和離子的轉移，所以導電纖維不依賴于環境濕度，它在相對濕度30%RH或更低濕度下仍能顯示優良的導電或抗靜電性能。其紡織產品主要有抗靜電功能和防輻射功能，在電子業、廣電、IT、電力、電信、民航、醫藥及精密儀器等領域應用非常廣泛。

2.1 抗靜電紡織品

在工業生產中，靜電危害所造成的后果已不僅僅限于安全問題，靜電可造成電子元件損壞，靜電放電造成的頻譜干擾危害是導致電子設備運轉故障的直接原因之一。

采用在普通織物中加入導電纖維的方法賦予織物導電性能，從而使織物上積蓄的電荷能盡快釋放掉，可有效地防止靜電局部蓄積。這種抗靜電紡織品主要用于石化工業。

2.2 電磁波屏蔽紡織品

通過特定的工藝在普通纖維中按一定比例紡入導電纖維織成的織物，當有電磁波輻射到織物表面時，織物中均勻分布的導電纖維作為導電介質能將電磁波轉化或傳遞出去，從而實現屏蔽。利用導電纖維對電磁波的屏蔽性，可將其用于制作精密電子元件、高頻焊接機等電磁波屏蔽罩，制作有特殊要求的房屋的墻壁、天花板等吸收無線電波的貼墻布等。

2.3 智能化紡織品

柔韌的導電纖維應用電子傳感器的原理制成的智能化紡織品，具有輕便易攜帶等優點，在各個領域都有廣泛的應用。日本太陽工業公司用碳纖維開發了檢測最大應變的傳感器，可用于建筑物、道路、工廠、飛機、索道等結構的安全診斷。

目前，對高度刺激能產生智能響應的纖維和紡織品的研究和開發，已引起人們極大的關注，一些專家將智能紡織品（smart textiles）看作是紡織服裝工業的未來。智能纖維就是能夠感知所處環境的變化（如機械、熱、化學、光、溫度、電磁等），并隨之做出敏銳響應（發生突越性變化）的纖維。目前智能纖維中的光導纖維、導電纖維、變色纖維、形狀記憶纖維、調溫纖維及選擇性抗菌纖維等，都已實現了規模化生產。

2.4 軍工紡織品

大部分導電纖維對電、熱敏感，導電纖維織制成的織物能防止熱成像設備的偵察，由此可制成單兵熱成像防護服。導電纖維與樹脂、橡膠等低介電基體復合可制成電磁波吸收材料。該材料能夠吸收雷達波，躲避雷達的跟蹤，實現武器裝備“隱身”的目的[3-4]。

3 導電纖維的鑒別程序

對于導電纖維的鑒別，應該通過測定其導電性能來定性，而對于一般的紡織品檢測實驗室來說，因為多數不具有功能性檢測手段，所以只能進行粗略的纖維定性而很難鑒別其是否真正具有導電性。目前在紡織品中應用最多的還是金屬系導電纖維，碳黑系導電纖維、導電高分子性纖維和金屬化合物型導電纖維應用相對較少。金屬系導電纖維根據制作方法的不同，又可分為金屬纖維、金屬涂層纖維和金屬鍍膜纖維。

對于金屬系導電纖維的鑒別，目前沒有相關的國家標準或行業標準涉及相關的內容。作者通過查閱資料并實踐總結如下鑒別流程：先在顯微鏡下觀察，一般的金屬纖維是在基底上鍍一層金屬膜，由于金屬是不透光的，所以根據顯微鏡下纖維是否透光可做第一步判定。如果是很薄的亮片且透光，基本上可以確定不是金屬涂層纖維，這時候就用化學溶解法來判定。先用20%的鹽酸，溶解的是尼龍纖維，不溶的接著用濃硫酸來試試，溶解掉的就是聚酯纖維。這個順序不能省略或顛倒。并不是不透光的纖維就一定是金屬涂層纖維，那些顏色深的亮片一般也不透光。金屬涂層纖維一般有個特點，就是涂層在顯微鏡下看有裂痕，當然，太黑的情況下也看不大清楚，這時候有兩種方法可以判定，第一種就是將金屬纖維團成一團放在家用微波爐里加熱，有火花的話肯定就是金屬涂層纖維（要靠近一點看），不過一些金屬含量不高的也不會有火花，所以說沒有火花的并不一定就不是金屬纖維。還有一種就是放在5%的次氯酸鈉溶液中煮沸，多煮一會兒（注意安全），如果是的話上面的金屬涂層會掉落。大致過程就這樣，特殊案例還需小心對待。

金屬纖維和金屬鍍膜纖維鑒別：金屬纖維就是金屬拉絲而成的，一般是圓的，而鍍膜纖維大多數是扁的，金屬纖維相比較鍍膜纖維而言硬度較大，在顯微鏡下金屬纖維很直，而且是發黑的，絕對不會透光，也沒有裂痕。

4 目前檢測過程中存在的問題

從纖維檢測方法本身來說，通過純粹的物理或化學方法來定性出是某種功能纖維，這是比較困難。但是可以將纖維制成產品后，通過檢測證明產品具有某種功能，還是合情合理的。比如，導電纖維，很多實質上是滌綸，那如果你說滌綸是導電纖維，難度就比較大，而通過制成成品檢測其具有導電的功能，這種情況下，判斷是導電纖維是合理的。單純鑒別是滌綸來證明是導電纖維，就沒有依據或依據不足。

目前，在導電纖維檢測過程中主要存在以下幾個問題：

4.1 名稱缺乏標準規范

目前，對于導電纖維的名稱也沒有相關標準。而相關標準名稱也只是GB/T 4146.1―2009 《紡織品 化學纖維 第一部分：屬名》和FZ/T 01053―2007《紡織品 纖維含量的標識》中的規定：有金屬得到的纖維為金屬纖維 （MTF），而在纖維外涂覆金屬的情況下，應稱為金屬鍍膜纖維（metallized fibers），而不是金屬纖維（metal fibers）。

因為導電纖維的名稱沒有標準加以規范，導致在檢測機構出具報告時無法標注。作為檢測機構出具報告必須按照授權許可范圍來出，沒有許可，就不能出具相關報告，所以關于導電纖維的名稱需要國家相關部門制定相應的標準加以規范。

4.2 鑒別方法不健全

導電纖維是個很寬泛的稱呼，種類很多，這就給目前的纖維鑒別帶來很大的困難。理論上講，導電纖維應該是一種功能性的名稱，不管是金屬纖維還是金屬鍍膜纖維抑或是含有共軛體系的有機纖維，只要具有這種導電能力，都應該稱之為導電纖維，而不應該通過單純的纖維定性來鑒別。即使是檢測出含有這些纖維，如果功能測試不具有導電能力也不應該判定為導電纖維。

4.3 缺乏定量分析的標準

目前，涉及到導電纖維定量的標準只有GB/T 24125―2009 《不銹鋼纖維與棉滌混紡本色紗線》，標準給出可以用75%的硫酸溶解棉，然后再用98%的硫酸溶解滌綸，最后剩余不銹鋼纖維的方法，但是標準中沒有給出不銹鋼的具體修正系數，要求自己測量并計算不銹鋼每一步的修正系數，這勢必給標準實施帶來極大的不方便。而且考慮到濃硫酸的強氧化性可能會造成不銹鋼纖維表層被氧化成一層保護膜，從而阻止進一步的反應，但是因為是纖維狀，所以比表面積比較大，造成的影響也必然會較大；而75%的硫酸雖然不會使不銹鋼纖維鈍化，但是它會與金屬反應放出氫氣，因此對不銹鋼纖維的溶解損失也必然較大。

另外根據標準GB/T 2910.24―2009 《紡織品 定量化學分析 第24部分：聚酯纖維與某些其他纖維的混合物（苯酚/四氯乙烷法）》，可以對金屬纖維和聚酯纖維混紡產品進行纖維定量。

但是，對于其他種類的導電纖維的定量就沒有標準可以依據了。所以這些方面也需要今后相關部門來制定相應的標準。

5 結論

目前，對于導電纖維的相關標準工作還遠遠滿足不了日常的生產和檢測需要，急需相關部門盡快制定相關的標準及檢測方法，使各檢測機構有標準可依據，一方面可以出具報告，另一方面也可以規范市場秩序，促進經濟社會的健康發展。

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高分子壓電材料的特點范文第4篇

【摘要】 應用現代科學技術研究中藥有效成分，是中藥現代化研究的重要內容。利用分子烙印高分子制成親和色譜柱，利用色譜分離技術的高速高效性和質譜測定技術的高靈敏度和獨有的混合解析能力，在線連接HPLC-MS，可以直接從中藥復雜體系中分離、篩選出有效成分并進行直接鑒定，實現中藥有效成分的分離、篩選、鑒定一體化技術。文章簡要從分子烙印聚合物及其制備、模板分子、功能性單體及聚合條件的選擇、技術特點、應用狀況及前景等方面簡單介紹中草藥有效成分篩選鑒定一體化技術中最有應用前途的分子烙印高分子技術。

【關鍵詞】 中藥有效成分； 分離篩選鑒定一體化技術； 分子烙印技術

Abstract：It is an important aspect of modernization for Chinese traditional herb that active composition of Chinese traditional herb is studied with modern science and technology.Affinity chromatography is prepared through molecularly imprinted polymers (MIPs) . Based on high performance of chromatographic separation technology and highly sensitive and special combinational analysis ability of mass spectrogram， MIP-HPLC-MS is connected. Therefore， active composition from Chinese traditional herb may be separated， selected and identified， which realized combinational technology of separation， selection and identification for active composition of Chinese traditional herb. The mechanism of molecular imprinting technology (MIT) and synthetic processes of MIPs were introduced in this paper. Application of MIT for separation， selection and identification for active composition of Chinese traditional herb were summarized， and the trends of MIT were also discussed in this paper.

Key words： Active composition of Chinese tradational herb； Combinational technology of separation，selection and identification； Molecular imprinting technology

隨著科學技術的快速發展，現代藥物的創制經歷了由快速、低成本向研發周期延長、高成本的模式發展。為了加速新藥研制的速度，歐美制藥公司不斷地采用及開發先進技術。例如，采用組合化學方法快速生產建立包含成千上萬化合物的庫；采用各種快速高效的篩選檢測方法去發現藥物前體；將藥物新陳代謝機理和毒性的研究提前到藥物發現這一環節來進行等。中藥是我國的優秀特色醫藥遺產，其種類繁多，歷史悠久，實踐證明對許多疾病療效確實。因此，從中草藥中創制新型藥物是切實可行又簡捷的方法。

應用現代科學技術研究中藥有效成分，是中藥現代化研究的重要內容。經過幾十年的努力，已經取得了許多重要成果，發現了大量活性化合物，有些已經開發成新型的藥物。事實證明，中藥有效成分是中藥發揮治療作用的物質基礎。但到目前為止，僅有一百多種常用中藥的主要成分經過了比較詳細的研究，大量中藥及其成分仍有待研究。研究中藥含有的有效成分，特別是對大量的中藥進行活性成分的研究，應用高通量藥物篩選的方法具有明顯的優勢，可以提高研究速度和效率。高通量藥物篩選需要大量的樣品，也可以借助新的樣品制備方法和設備，提取不同的樣品，包括單一化合物、提取組分或部位。同時積累各種中藥樣品，建立樣品庫，供不同的篩選模型使用，提高樣品的利用率。對中藥單一化合物成分的活性篩選，可以根據獲得的結果直接評價化合物的生物活性和藥理作用。但對于含有多種成分的提取物或部位，則可以根據活性結果進行跟蹤提取分離，最終發現活性化合物或確定活性組分［1］。

將化合物分離鑒定手段與高通量藥物篩選技術相結合，可以直接對提取的組分進行分離和活性檢測并鑒定，不僅可以節省研究費用，提高發現活性化合物的速度，同時也可以保證研究目標的準確性。

基于分子識別原理，根據靶酶、分子烙印高分子及藥物抗體與活性成分結合能力的差異，分別利用靶酶、分子烙印高分子及藥物抗體制成親和色譜柱，利用色譜分離技術的高速高效性和質譜測定技術的高靈敏度和獨有的混合解析能力，在線連接HPLC-MS，可以直接從中藥復雜體系中分離、篩選出有效成分并進行直接鑒定，實現中藥有效成分的分離、篩選、鑒定一體化技術，其過程如圖1所示。這是最近幾年出現的藥物篩選新技術之一［2］。如利用細胞膜色譜法篩選鑒定了當歸、太白花、紅毛七中的有效成分［3～5］；利用抗體親和色譜柱篩選出抗丙型肝炎的先導化合物；利用分子烙印聚合物親和色譜柱成功篩選出抗腫瘤的EGFR抑制劑，實驗證明活性化合物在這幾種柱中的保留時間與活性成正比［6］。

圖1 中藥有效成分的分離、篩選、鑒定一體化技術（略）

由于MIPs具有較高的預定選擇性，獨特的化學、物理穩定性，分子識別能力不受酸、堿、熱、有機溶劑等環境因素影響的優點，以及制備簡單、可重復使用等特點，在分離、分析中展示了美好的應用前景。下面從分子烙印聚合物及其制備、模板分子、功能性單體及聚合條件的選擇、技術特點、應用狀況及前景等方面簡單介紹中草藥有效成分篩選鑒定一體化技術中最有應用前途的分子烙印高分子技術。

1 分子烙印聚合物及其制備

分子烙印技術，也稱分子印跡技術（MIT），其應用前提是能夠制備出具有分子識別能力的聚合物材料-分子烙印聚合物(MIPs)。MIPs的制備過程大致為：①將模板分子和功能單體按照一定比例混合后在一定條件下反應，通過共價鍵或非共價鍵作用形成可逆的模板分子-功能單體復合物；②加入交聯劑等，使之與前面的模板-功能單體復合物通過聚合反應形成多孔性的高聚物；③將模板分子從高聚物中抽提出來，這樣在聚合物的骨架上便留下了一個對模板分子有“預定”選擇性的分子識別位。分子烙印聚合物中的空腔和模板分子形狀、大小完全一樣，從而實現對模板分子的特異性識別。其過程見圖2 ［7］。

根據模板分子和功能單體形成復合物時作用力的性質，MIPs分為共價型和非共價型兩種。共價型MIPs制備過程中，模板分子和功能單體通過可逆的共價作用，如形成可逆的硼酸酯和席夫堿。而在非共價型MIPs生成過程中，模板分子和單體則可通過氫鍵、偶極、離子、金屬螯合、電荷轉移、π-π共軛作用、疏水乃至范德華力等相互作用形成復合物。

圖2 分子烙印材料的制備過程示意圖（略）

當這些微弱的相互作用在溶液中建立起來后，參與自組裝的分子自發地安置在液相溶劑中，聚合作用被引發，這些分子因高度的交聯聚合作用而在空間上被固定，然后將模板分子抽提移走，中間形成一個空穴。用這種方法合成的MIPs檢驗模板分子和/或類似物時，其擴散進入分子烙印聚合物的互補位置，它們之間又能重新成鍵。

共價型MIPs中，單體-模板所形成的配合物十分穩定，且相互間存在著當量關系。因此分子烙印過程（即高聚物內客體鍵合點的結構等）明確而清晰；由于共價連接的穩定性，因此可在較寬的聚合條件下，如在高溫，高或低的pH，或高極性溶劑中進行聚合。但是，單體-模板配合物的合成較困難，同時也不經濟；可以采用的可逆共價聯接體系數目有限；在某些情況下，會因第3步劇烈的工作條件（使共價鍵聯接斷裂）而使烙印效果變差；客體的結合和釋放都較慢，這是因為它們都涉及鍵的形成和斷裂過程。

非共價鍵型MIPs中，不必合成共價的單體-模板配合物；因為其之間僅有較弱的非共價相互作用力，可在溫和的條件下將模板從聚合物中除去，同時客體的鍵合和釋出都有很快的速度。但是，烙印過程的輪廓不夠清晰，因為單體-模板加成物易于變化，而無嚴格的計量關系；聚合過程的條件必須仔細加以選擇，使混合物中非共價的加合物能最大程度的穩定存在；由于在大量功能單體存在的條件下（為使平衡有利于加合物生成）常會出現非特征的鍵合點，于是體系結合底物的選擇能力降低。對非共價鍵克侖特羅MIPs的液相色譜特性的研究表明，在磷酸鹽緩沖液/乙腈洗提條件下，其可以識別出其他所有腎上腺素結構樣物質［8］。目前絕大多數MIPs均是通過非共價型MIT制得的。

除了以上兩種基本模式以外，還有一種將這兩種模式綜合在一起的技術，即聚合時功能性單體與模板分子間的作用力是共價鍵，而在對烙印分子的識別過程中，二者之間的作用力是非共價鍵。Whitecombe等［9］將膽固醇與功能性單體4-乙烯基苯基碳酸酯共價結合后，用堿水解時隨著CO2的釋去而打開了單體和烙印分子間的共價鍵，此時MIP上便產生了一個非共價型的分子識別位，在分子識別中通過氫鍵結合膽固醇。用這種方法已經制備了體積較大底物（如藥物分子、類固醇、糖類等）的分子烙印聚合物，這些聚合物具有多位結合的結構。

2 模板分子、功能性單體及聚合條件的選擇

MIPs形成中經過的兩大步驟是兩個相反的過程，它要求模板分子既能參加聚合反應，又能提取出來。作為模板的分子都應含有形成弱相互作用力或可逆共價鍵的基團，能滿足要求的化合物主要有糖類（包括甘露糖、半乳糖、果糖）、氨基酸及其衍生物；蛋白質、核苷酸及其衍生物；嘌呤、嘧啶等生物堿；羧酸、二醛、膽固醇、維生素、酶、神經遞質如乙酰膽堿；殺蟲劑、除草劑、染料、藥物以及重金屬等。

功能單體的選擇主要由模板分子決定，首先必須能與模板分子成鍵，且在反應中它與交聯劑分子處于合適的位置，能使模板分子恰好鑲嵌其中。常用的功能性聚合單體有甲基丙烯酸（MAA）、4-乙烯苯基硼酸、吡啶衍生物、丙烯酰胺等等。一般認為MAA與氨基之間可發生質子化作用，同酰基、羧基、氨基甲酸酯之間可產生氫鍵作用。為得到穩定的模板-單體復合物，所選擇的功能單體應與模板間存在盡可能強的分子間作用力（如氫鍵、離子對作用等），因此對含有堿性官能團（如氨基等）的模板應選擇含羧基的功能單體（MAA等）；而含酸性功能基團（如羧基、酚羥基）的模板應盡可能用堿性功能單體如乙烯基吡啶。有時根據模板分子的結構，采用與模板分子具有多作用位點的功能單體，可使聚合物的選擇性大大提高。此外，對某些模板分子采用混合功能單體，亦能提高分子烙印聚合物的選擇性。Jorge Luis［10］在研究氯霉素分子烙印時采用混合功能單體，二乙氨基乙基丙烯酸甲酯（DAM）與2-乙烯基吡啶摩爾比是25 : 75，混合功能單體與氯霉素的摩爾比為2 : 1，在50 ℃條件下，制備的氯霉素分子烙印聚合物，實驗結果表明混合功能單體聚合物的烙印效果優于單一功能單體；Wang等［11］在研究氨基酸衍生物分子烙印時，2-乙烯吡啶和丙烯酰胺的混合物為功能單體，也得到了類似的結果。

交聯劑最常見的主要是乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）、季戊四醇三丙烯酸酯以及一些乙烯基衍生物，如二乙烯基苯等。

分子烙印過程主要通過自由基引發，其引發方式主要有高溫熱引發和低溫光引發。具體的聚合條件選擇則視具體情況而定，因為影響反應的因素很多，如濃度、溫度、光照及溶劑的種類和極性等。常用的引發劑有偶氮二異丁腈（AIBN）、偶氮二異庚腈（ADVN）等。

由于非共價作用的強弱強烈地依賴于溶液的極性，所以非共價方式一般選擇在有機溶液如氯仿、甲苯中進行，而共價方式一般選擇在極性較強的水、醇等溶液中進行。

3 分子烙印技術(MIT)的特點

3.1 選擇性高MIP依靠分子形狀、大小及官能團進行分子識別，類似于生物體系中酶對底物、抗體對抗原或受體對抑制劑的作用，因此，其對模板化合物及其類似物（包括空間結構相似的化合物）具有較高的選擇性，在某些體系中，MIP的識別已優于傳統方法制備的抗體，從而MIP又被稱為模擬抗體。目前，MIP作為分子識別材料，除了被用于手性分離、免疫分析、傳感器、模擬酶催化以外，在固相萃取(SPE)方面的應用也越來越引起人們的注意。

3.2 穩定性好與生物大分子（酶或抗體）相比，MIP具有制備簡單、周期短、性質比較穩定（耐酸、堿，耐高溫、高壓等）、可在普通條件下存放、能重復多次使用的優點。

3.3 藥物篩選模型的替代性對有些疾病尚無篩選模型或所建立的藥物篩選模型繁瑣危險性較高，可以以對該疾病防治確實的已知藥物為模板，研制MIP與高效液相和色譜聯用技術作為高通量預篩模型的最佳替代，前景廣闊。

3.4 應用范圍廣利用MIPs的選擇性，用其作為吸附劑可以實現對目標化合物的提取、純化和濃縮，使之達到能夠被直接檢出的濃度，從而降低檢測限，提高分析的準確性和精密度，克服樣品體系復雜、預處理繁瑣等不利因素，為痕量組分的富集和分析提供極大的方便。隨著研究的深入，MIT與色譜、毛細管電泳、熒光、電分析法等分析、分離手段結合，利用MIPs的選擇性以及多孔性，在藥物分析、有害成份檢定、環境監測以及催化方面得到廣泛應用。

3.5 藥物研發應用前景大MIP與高效液相和色譜聯用技術可以在中藥研究開發的如下四大領域應用［2］：

3.5.1 尋找先導化合物以一種已知的活性化合物為模板合成相應的分子烙印聚合物，可以將其用于合成的組合化學庫或者天然組合化學庫-中藥體系(包括復方)，直接從構型多樣的庫中提取出來其他結構類似的先導化合物，從而避免了傳統分離提取的非特異性和低效性。

3.5.2 尋找已知藥物替代品高活性的抑制劑在成為藥物之前，必須經過藥理研究、毒性篩選等，許多有效的抑制劑往往因為高毒性或副作用，或者在體內吸收不好而無法最終成藥。而中藥的毒性較小。若以某種高效高毒性的分子作為模板分子烙印出來的聚合物，可以直接從這種天然組合化學庫中篩選出來其他有效并且低毒性的化合物作為替代品；或者某種高效無毒的藥物分子由于合成困難而導致非常昂貴，此時也可以用分子烙印的方法尋找其他成本低廉且容易得到的替代品。

3.5.3 高效提取微量(或痕量)成分在中藥的傳統分離提取過程中，許多有效成分往往因為含量低微而被漏篩或者難以純化出來，利用分子烙印的強特異性和高選擇性可以將一些含量很低的化合物直接從粗提物中提取出來。

3.5.4 制定中藥質量標準中藥在中國的應用已經有幾千年的歷史，但往往由于其成分的復雜性和有效成分不夠明確而難以在國際市場上被認可。如果能夠利用分子烙印的方法對某些有效成分的含量進行監控(可以用色譜或者質譜的手段檢測目標產物的存在及確定其含量)，制定一套質量標準，將有利于中藥的進一步應用推廣。

4 MIT在中草藥有效成分分離鑒定中的應用研究

MIP分離化合物的機制見圖3所示［12］。MIP 應用于動物組織中藥物及其代謝物、中草藥成分提取分離的研究報告較多，也取得了一批有價值的分析方法和材料［13］。如郭文生等［14］采用分子模板聚合物技術對中草藥馬錢子Strychnos nux-vomica L. 粗提物中有效成分馬錢子堿(brucine)、士的寧(strychnine) 進行了選擇性分離。用丙烯酸為單體，TMPTA為交聯劑，合成對馬錢子堿有特異選擇性的模板聚合物(MIP)。選擇性分離出粗提物中的馬錢子堿，純度可達99.7 %，同時得到士的寧為主的生物堿，純度為94.6 %。周力等［15］制備了以槲皮素為模板的分子烙印聚合物（ABC），從沙棘粗提物中分離提取槲皮素和異鼠李素兩種黃酮，得到良好的效果。

a-表示MIP的連接位置對烙印分子有較高的裝載能力；b-表示由于烙印分子對MIP有較高的親和力使得烙印藥物分子緩慢釋放；c-表示烙印對應體（+）被吸附在MIP上，而非烙印對應體（-）由于對MIP連接位置的不相配而釋放；d-表示在連接位置，由于親和力的作用，有較低親和力的藥物被有較高親和力的藥物所取代。

圖3 類似藥物在分子烙印材料上的裝載釋放過程（略）

MIP-HPLC-MS應用于中草藥有效成分分離鑒定研究報告較少，但以僅有的報告來看，其前景看好。謝建春等［16］以駱駝蓬種籽中抗腫瘤活性化合物哈爾明及哈馬靈的結構類似物哈爾滿作為模板，用非共價鍵法制備了對哈爾明及哈馬靈具有強親和性的分子烙印聚合物。此分子烙印聚合物作為液相色譜固定相與大氣壓電離飛行時間質譜聯用，直接分離鑒定了草藥駱駝蓬種籽甲醇粗提物中所含的哈爾明及哈馬靈兩種抗腫瘤活性成分。實驗結果證明了通過分子烙印親和色譜與質譜聯用方法，快速有效地對中草藥活性成分分離鑒定是可能的。謝建春等［17］嘗試以丙烯酰胺作為功能單體，以槲皮素為模板，在極性溶劑中，用非共價鍵法制備了MIP。結果表明，MIP對槲皮素具有特異親和性，將該MIP直接分離銀杏葉提取物水溶液，得到主要含模板槲皮素及其結構類似化合物山奈酚兩種黃酮類組分。利用MIP特異親和性從中藥復方中提取、分離具有相同空間結構、相似功能團的有效部位，將會成為中藥復方有效部位提取、分離的有效手段。Vallano等［18，19］利用分子烙印的原理，以抗抑郁癥的去甲替林(NOR)為模板，將去甲替林烙印粒子填充在毛細管HPLC柱上，利用毛細管液相色譜篩選結構類似的抗抑郁癥化合物，結果表明具有和模板大部分結構類似的化合物都能被印跡分子所識別， 尤其是具有環和亞胺的化合物選擇性更好。

5 MIT的發展趨勢

分子烙印高分子技術與分離鑒定的一體化技術，其核心是基于MIPs的快速高效發展。在未來一段時間MIT的研究可能主要集中在如下幾個方面：①分子烙印和識別過程的機理，從熱力學和動力學角度研究增多，從目前的定性和半定量描述向完全定量描述發展，其應用范圍進一步擴大；②合成種類更多、性能更好的功能單體和交聯劑，提高MIPs的吸附行為和吸附容量，如最近雖已提出聚酚、聚氨苯基硼酸酯、過度氧化的聚吡咯、聚氨酯、聚苯二胺、聚苯胺等，但僅能適應相應特殊要求，性能尚待完善；③分子烙印和識別過程從有機相轉向水相，以便接近或達到天然分子即模擬機體內識別系統的水平，從而提高分子烙印聚合物的選擇性和模擬受體的真實性；④在分離技術方面，手性分離和固相萃取手性藥物的MIT步入產業化階段，而商品化的可用于檢測特定化合物的MIPs將不斷出現；⑤烙印技術將從氨基酸、藥物等小分子，過渡到核苷酸、多肽、蛋白質等生物大分子，甚至生物活體細胞；⑥MIP向高效率高特異性發展，如模板與功能單體間的多位點協同作用可提高MIP選擇性，同時最好結合多種作用力。如Cheng等［20］在制備模擬酶時同時采取3種單體(MAA、4-VP和高鐵原卟啉)、3種作用力(氫鍵、靜電和金屬配位作用) ，實現了水相中高的選擇性和催化性能。

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高分子壓電材料的特點范文第5篇

【關鍵詞】：高壓電纜頭故障原因檢測方法防治措施

一、高壓電纜及附件的基本知識

1、高壓電纜的電場分布原理

高壓電纜每一相線芯外均有一接地的（銅）屏蔽層，導電線芯與屏蔽層之間形成徑向分布的電場，即正常電纜的電場只有從（銅）導線沿半徑向（銅）屏蔽層的電力線，沒有芯線軸向的電場（電力線），電場分布是均勻的。

圖 圖中紫色箭頭表示電場的電力線

2、高壓電纜頭的性能要求

電纜終端頭是將電纜與其他電氣設備連接的部件；電纜中間頭是將兩根電纜連接起來的部件；電纜終端頭與中間頭統稱為電纜附件。電纜附件應與電纜一樣能長期安全運行，并具有與電纜相同的使用壽命。

2.1線芯聯接好

主要是聯接電阻小、聯接穩定，能經受起故障電流的沖擊；長期運行后其接觸電阻應不大于電纜線芯本體同長度電阻的1.2倍；具有一定的機械強度、耐振動、耐腐蝕性能；此外還應體積小、成本低、便于現場安裝。

2.2絕緣性能好

電纜附件的絕緣性能應不低于電纜本體，所用絕緣材料的介質損耗要低，在結構上應對電纜附件中電場的突變能完善處理，有改變電場分布的措施。

2.3電纜附件的重要部件

電纜附件中最重要的部件是應力管和應力疏散膠，主要用于緩和分散電應力的作用，應力管和應力疏散膠的材質構成都是由多種高分子材料共混或共聚而成，一般基材是極性高分子，再加入高介電常數的填料等等。應力管和應力疏散膠中是否含有半導體成分要看生產廠家的材料配方，有可能有，也可能沒有。

3、高壓電纜頭的分類及特點

3．1熱收縮電纜頭

所用材料一般以聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯（EVA）及乙丙橡膠等多種材料組成的共混物。

采用應力管處理電應力集中問題，即采用參數控制法緩解電場應力集中。主要優點是輕便、安裝容易、性能尚好、價格便宜。

3．2預制式電纜頭

所用材料一般為硅橡膠或乙丙橡膠。

主要采用幾何結構法即應力錐來處理應力集中問題，緩解電場集中分布的方式要優于參數控制法的產品。主要優點是材料性能優良，安裝 簡便快捷，無需加熱即可安裝，彈性好，使界面性能得到較大改善，是近年來中低壓以及高壓電纜采用的主要形式。

不足之處在于對電纜的絕緣層外徑尺寸要求高，通常的過盈量在2-5mm（即電纜絕緣外徑要大于電纜附件的內孔直徑2-5mm），過盈量過小，電纜附件將出現故障；過盈量過大，電纜附件安裝非常困難（工藝要求高）。特別在中間接頭上問題突出，安裝既不方便，又常常成為故障點。此外價格較貴。

3．3冷縮式電纜頭

所用材料一般為硅橡膠或乙丙橡膠。

冷縮式附件一般采用幾何結構法與參數控制法來處理電應力集中問題。

最大特點是安裝工藝更方便快捷，只需在正確位置上抽出電纜附件內襯芯管即可安裝。所使用的材料從機械強度上說比預制式附件更好，對電纜的絕緣層外徑尺寸要求不高，只要電纜附件的內徑小于電纜絕緣外徑2mm就完全能夠滿足要求。價格與預制式附件相當，比熱收縮附件略高，是性價比最合理的產品。

不足之處是35kV及以下電壓等級的冷縮式附件一般多采用工廠擴張式，有效安裝期在6個月內，最長安裝期限不得超過兩年，否則電纜附件的使用壽命將受到影響。66kV及以上電壓等級的冷縮式附件則多為現場擴張式，安裝期限不受限制，但需采用專用工具進行安裝，專用工具一般附件制造廠均能提供。

二、高壓電纜頭故障產生的原因

1、廠家制造原因

高壓電纜頭以前用繞包型、模鑄型、模塑型等類型，需要現場制作的工作量大，由于現場條件的限制和制作工藝原因，絕緣帶層間不可避免地會有氣隙和雜質，容易發生問題。現在國內普遍采用組裝型和預制型電纜頭。

電纜頭故障一般都出現在電纜電應力集中的絕緣屏蔽斷口處，應力錐本體制造缺陷、絕緣填充劑問題、密封圈漏油、密封不好進水等原因會導致電纜頭故障。

2、施工質量原因

施工質量導致高壓電纜頭故障的事例很多，主要原因有五個方面：一是沒有嚴格按照生產廠家的工藝規定制作電纜頭。二是電纜頭制作工藝控制差，在絕緣表面難免會留下細小的滑痕，半導電顆粒和砂布上的沙粒有可能嵌入絕緣中；絕緣暴露在空氣中的時間過長，絕緣材料受潮嚴重。三是電纜頭未及時妥善固定，電纜頭受到機械應力走樣變形。四施工現場溫度、濕度、灰塵等環境條件比較差，電纜頭清潔度達不到要求。五是竣工驗收采用直流耐壓試驗造成接頭內形成反電場導致絕緣破壞。

3、設計原因

電纜通道設計太狹窄，電纜彎曲半徑達不到規范要求，施工中電纜頭受機械應力過大，導致電纜頭絕緣套破損、脫膠；電纜規格設計不滿足實際負荷要求，電纜長期過負荷運行，熱膨脹導致電纜頭在固定支架立面上擠傷導致擊穿。

三、高壓電纜頭故障檢測

1、測量絕緣電阻

電纜敷設前后，一定要測量電纜的絕緣電阻，以排除電纜本身的質量問題。一般采用5000V兆歐表測量電纜每一相導體對地或對金屬屏蔽層間和各導體間的絕緣電阻，非測量相的導體、金屬屏蔽或金屬套和鎧裝層一起接地。

電纜頭制作后測量電纜每一相導體對地和各導體間的絕緣電阻應無明顯變化。

2、直流耐壓試驗

直流耐壓試驗的目的在于檢驗電纜的耐壓強度，對發現絕緣介質中的氣泡、機械損傷等局部缺陷比較有利。因為在直流電壓下，絕緣介質中的電位將按電阻分布，所以當介質有缺陷時，電壓主要被與缺陷部分串聯的未損壞介質的電阻承受，較有利于發現介質缺陷。

對紙絕緣電纜和交流耐壓試驗條件不具備的情況下，允許對Uo≤18kV的橡塑電纜采用直流耐壓試驗。紙絕緣電纜是指粘性油浸紙絕緣電纜和不滴流油浸紙絕緣電纜。

紙絕緣電纜直流耐壓試驗電壓Ut 可采用下式計算:

對于統包絕緣（帶絕緣）：

對于分相屏蔽絕緣：

試驗電壓見下表 B-1

3、交流耐壓試驗

直流耐壓試驗不能有效發現交聯聚乙烯絕緣中的水樹枝等絕緣缺陷，電纜頭存在某些缺陷在直流耐壓試驗時不會擊穿，為電纜運行留下隱患；由于空間電荷累積效應，加速了絕緣老化，縮短電纜使用壽命，高壓電纜直流耐壓試驗合格、投運不久就發生擊穿的情況時常發生；現場進行直流耐壓試驗時發生閃絡或擊穿，可能會對正常的電纜和接頭的絕緣造成危害。

因此要求采用交流耐壓試驗檢查橡塑絕緣電力電纜的質量情況。橡塑絕緣電力電纜是指聚氯乙烯絕緣、交聯聚乙烯絕緣和乙丙橡皮絕緣電力電纜。

作交流耐壓試驗時，電纜兩端的金屬屏蔽或金屬套應同時接地。單芯電纜的金屬屏蔽或金屬套一端接地、另一端裝有護層過電壓保護器時，須將護層過電壓保護器短接，電纜金屬屏蔽或金屬套臨時接地。

橡塑電纜20Hz～300Hz交流耐壓試驗電壓和時間見下表B-2

四、高壓電纜頭故障的防治對策

1、電纜附件選擇

選擇適合現場條件的電纜頭型式，開闊場地選用冷縮電纜頭，場地狹窄選用熱縮電纜頭，室內潮濕場所也可以選擇戶外電纜頭。

重要部位選擇進口的如美國3M公司、德國PFISTERE公司產品，國產的如江蘇安靠、沈陽國聯、湖南長沙電纜附件廠等知名品牌。

2、保證安裝質量

2.1關鍵工藝控制

生產廠家、電壓等級不同，電纜頭的制作工藝要求不盡相同，有的區別還很大，因此施工前必須認真熟悉電纜附件生產廠家提供的文字、聲像資料，嚴格按照生產廠家的工藝規定制作電纜頭，嚴禁憑借經驗操作。

2.1.2電應力控制

電應力控制是高壓電纜附件設計極為重要的部分。電應力控制就是采取適當的措施對電纜附件內部的電場分布和電場強度實行控制，使得電場分布和電場強度處于最佳狀態，從而提高電纜附件運行的可靠性和使用壽命。

在做電纜頭時，剝去了屏蔽層，改變了電纜原有的電場分布，將產生對絕緣極為不利的切向電場（沿導線軸向的電力線）。在剝去屏蔽層芯線的電力線向屏蔽層斷口處集中。那么在屏蔽層斷口處就是電纜最容易擊穿的部位。電纜最容易擊穿的屏蔽層斷口處，我們采取分散這集中的電力線（電應力），用介電常數為20~30，體積電阻率為108~1012Ω•cm材料制作的電應力控制管（簡稱應力管），套在屏蔽層斷口處，以分散斷口處的電場應力（電力線），保證電纜能可靠運行。

而應力管是在不破壞主絕緣層的基礎上，才能達到分散電應力的效果。在電纜本體中，芯線外表面不可能是標準圓，芯線對屏蔽層的距離會不相等，根據電場原理，沿電纜徑向分布的電場強度不均勻，對電纜絕緣有害。在芯線外包裹一層半導體層，使得主絕緣層的厚度基本相等，達到電場均勻分布的目的。在主絕緣層外、銅屏蔽層內設置的外半導體層，同樣也是消除銅屏蔽層不平引起的電場不均勻。

為盡量使電纜在屏蔽層斷口處電場應力分散，應力管與銅屏蔽層的接觸長度要求不小于20mm，一般在20~25mm左右。短了會使應力管的接觸面不足，應力管上的電力線會傳導不足（因為應力管長度是一定的），長了會使電場分散區（段）減小，電場分散不足。

2.1.2電纜頭接地

在制作電纜頭時，將鋼鎧和銅屏蔽層可靠接地。鋼鎧和銅屏蔽層分開接地是為了便于檢測電纜內護層的好壞，在檢測電纜護層時，鋼鎧與銅屏蔽間通上電壓，如果能承受一定的電壓就證明內護層是完好無損。如果沒有這方面的要求，也可以將鋼鎧與銅屏蔽層連在一起接地（提倡分開引出后接地）。

電力安全規程規定：35kV及以下電壓等級的電纜都采用兩端接地方式，這是因為這些電纜大多數是三芯電纜，在正常運行中，流過三個線芯的電流總和為零，在鋁包或金屬屏蔽層外基本上沒有磁鏈，這樣，在鋁包或金屬屏蔽層兩端就基本上沒有感應電壓，所以兩端接地后不會有感應電流流過鋁包或金屬屏蔽層。

感應電壓的大小與電纜線路的長度和流過導體的電流成正比，電纜很長時，護套上的感應電壓疊加起來可達到危及人身安全的程度，在線路發生短路故障、遭受操作過電壓或雷電沖擊時，屏蔽上會形成很高的感應電壓，甚至可能擊穿護套絕緣。

2.2、注意細節處理

操作電纜剝刀應調整刀口露出長度不超過加工材料的厚度，避免剝除電纜結構材料的上層時損傷到下層。

絕緣屏蔽末端處理平整光滑。電纜附件廠家一般采取涂刷半導電漆（美國ELASTIMOLD、瑞士C.C等）、模塑半導電層(日本廠家)、套半導電管(美國G&W)，以及將半導電屏蔽末端刮齊并形成一光滑過度的斜坡等方法（瑞士BRUGG、德國K.P公司），消除絕緣屏蔽凹坑、臺階或半導電尖端等缺陷。

打磨主絕緣應采用電纜頭廠家提供的絕緣砂皮或自購#120以上細砂紙，打磨完成后用不掉毛的清潔紙進行清洗，并用電吹風進行風干，也有些廠家用高熱電吹風對絕緣表面進行短時間加熱以保證表面光滑。

清洗主絕緣應使用廠家提供的專用拭紙、拭液，拭紙不能擦拭半導體層，拭紙一次性使用，不能在主絕緣上來回反復。

合理安排電纜頭施工，電纜開剝一端、做一個電纜頭，當天開剝的電纜必須完成做頭，不允許批量開剝，避免電纜絕緣長時間暴露在空氣中受潮。

2.3及時固定電纜頭

為防止電纜自身重量、彎曲產生的應力損傷電纜頭，必須在電纜頭三指套后部適當的位置（約200mm處）進行可靠固定電纜。一般應在做電纜頭前固定電纜，電纜頭施工空間條件受限制時，如緊湊布置的GIS開關柜下方，可在電纜頭制作連接后及時固定。

2.4作業環境控制

水分和小雜質對電纜頭非常有害的，容易引起水樹和局放的發生，在接頭施工中一定要注意環境濕度及粉塵情況。選擇無風雨霧雪、無揚塵潮氣的時機制作電纜頭；工作場所事先打掃干凈、照明充足；平均氣溫低于0℃時，電纜應預先加熱；施工中隨時保證手和工具、材料的清潔；操作時嚴肅認真，不閑談、抽煙；電纜敷設、試驗前后必須對電纜頭做好密封、防止受潮。

2.5耐壓試驗

耐壓試驗是為了檢驗電纜內在質量，但也是破壞性試驗，為避免試驗對電纜造成傷害，必須嚴格按最新的交接試驗標準（GB50150－2006）進行電纜耐壓試驗，對橡塑絕緣電力電纜進行交流耐壓試驗，對紙絕緣電纜和交流耐壓試驗條件不具備時對Uo≤18kV的橡塑電纜進行直流耐壓試驗。

3、優化設計

準確掌握高壓電纜的基本參數，設計的電纜通道走向合理、尺寸滿足電纜彎曲半徑；

同時結合現場實際，特別是引入設備處的技術處理，應充分考慮施工的可操作性，并減小電纜頭對設備產生的機械應力。幾點建議：出線較多的高壓配電室下方設計電纜夾層；與變壓器連接采用共箱電纜或共箱母線；采用插拔式電纜頭連接的GIS開關柜下方取消柜間的混泥土隔斷；多根電纜排列方向與設備接線端子或母線的排列方向應垂直。

參考文獻：

1.現行國家標準《電力工程電纜設計規范GB 50217―1994》。

2.現行國家標準《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規范（GBJ50168-92）》。

3.現行國家標準《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準（GB50150－2006）》。

《額定電壓26/35kV及以下電力電纜附件基本技術要求JB/T8144》

5．美國3 M公司、德國PFISTERE公司提供的35kV電纜頭制作技術說明書。