前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇高分子材料的研究范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發現更多的寫作思路和靈感。
1.功能高分子材料的簡介
功能高分子材料是指具有傳遞、轉換或貯存物質、能量和信息作用的高分子及其復合材料,或具體地指在原有力學性能的基礎上,還具有化學反應活性、光敏性、導電性、催化性、生物相容性、藥理性、選擇分離性、能量轉換性、磁性等功能的高分子及其復合材料,通常也可簡稱為功能高分子,也可稱為精細高分子或特種高分子。
2.功能高分子材料的研究現狀
在原來高分子材料的基礎上,可將功能高分子材料分為兩類:一類是以改進其性能為目的的高功能高分子材料;另一類是為賦予其某種新功能的新型功能高分子材料。
2.1高功能高分子材料
2.1.1光功能高分子材料
光功能高分子材料是指能夠對光進行透射、吸收、儲存、轉換的一類高分子材料,可制成各種透鏡、棱鏡、塑料光導纖維、塑料石英復合光導纖維、感光樹脂、光固化涂料及黏合劑等。這類材料主要包括光記錄材料、光導材料、光加工材料、光轉換系統材料、光學用塑料、光導電用材料、光合作用材料、光顯示用材料等。在光的作用下,實現對光的傳輸、吸收、貯存、轉換的高分子材料即為光功能高分子材料
2.1.2生物醫用高分子材料
生物醫用高分子材料需要滿足的基本條件:除具有醫療功能外,還要強調安全性,即要對人體健康無害。不會因與體液或血液接觸而發生變化;對周圍組織不會引起炎癥反應;不會產生遺傳毒性和致癌;不會產生免疫毒性;長期植入體內也應保持所需的拉伸強度和彈性等物理機械性能;具有良好的血液相容性;能經受必要的滅菌過程而不變形;易于加工成所需要的、復雜的形態。
2.1.3電功能高分子材料
導電高分子材料通常是指一類具有導電功能、電導率在10-6S/cm以上的聚合物材料。這類高分子材料具有密度小、易加工、耐腐蝕、可大面積成膜,以及電導率可在絕緣體-半導體-金屬態(10-9到105S/cm)的范圍里變化。按照材料結構和制備方法的不同可把導電高分子材料分為結構型(或本征型)導電高分子材料和復合型導電高分子材料兩大類。
2.2新型功能高分子材料
2.2.1高吸水性高分子材料
高吸水性樹脂是一種三維網絡結構的新型功能高分子材料,它不溶于水而大量吸水膨脹形成高含水凝膠。高吸水性樹脂的主要性能是具有吸水性和保水性。它可吸收自身重量數百倍至上千倍的水,自身含有強親水性基團同時具有一定交聯度。,此外,高吸水性樹脂的保水性能極好,即使受壓也不會滲水,而且具有吸收氨等臭氣的功能。高吸水性樹脂在石油、化工、輕工、建筑等部門被用作堵水劑、脫水劑、增粘劑、密封材料等;在農業上可以做土壤改良劑、保水劑、植物無土栽培材料、種子覆蓋材料,并可用以改造沙漠,防止土壤流失等;在日常生活中,高吸水性樹脂可用作吸水性抹布、餐巾、鞋墊、一次性尿布等。
2.2.2形狀記憶功能高分子材料
形狀記憶功能高分子材料自19世紀80年現熱致形狀記憶高分子材料,人們開始廣泛關注作為功能材料的一個分支——形狀記憶功能高分子材料。形狀記憶功能材料的特點是形狀記憶性,它是一種能循環多次的可逆變化。即具有特定形狀的聚合物受到外力作用,發生變形并被保持下來;一旦給予適當的條件(力、熱、光、電、磁),就會恢復到原始狀態。
2.2.3生物可降解高分子材料
生物降解高分子材料具有無毒、可生物降解及良好的生物相容性等優點,所以其應用領域非常廣,市場潛力非常大。高分子的降解主要是各種生物酶的水解,其中聚乳酸類高分子是已開發應用于生命科學新型生物可降解材料,生物降解高分子材料除了在包裝、餐飲業、農業、醫藥領域的應用外,在一次性日用品、漁網具、尿布、衛生巾、化妝品、手套、鞋套、頭套、桌布、園藝等多方面都存在著潛在的市場,有很好的發展前景。
二、新型高分子材料的應用
現代高分子材料是相對于傳統材料如玻璃而言是后起的材料,但其發展的速度應用的廣泛性卻大大超越了傳統材料。高分子材料不僅可以用于結構材料,也可以用于功能材料。
這些新型的高分子材料在人類的社會生活、醫藥衛生、工業生產和尖端技術等方方面面都有廣泛的應用。在生物的醫用材料界中研制出的一系列的改性聚碳酸亞丙酯(PM-PPC)的新型高分子材料是腹壁缺損修復的高效材料;在工業污水的處理中,可以利用新型高分子材料的物理法除去油田中的污水;開發的苯乙烯、聚丙烯等熱塑性樹脂及聚酰亞胺等熱固性樹脂復合材料,這些材料比模量和比強度比金屬還高,是國防、尖端技術等方面不可缺少的材料;同樣,在藥物的傳遞系統中應用新型的高分子材料,在包轉材料中的應用,在藥劑學中應用等等。
三、開發新型高分子材料的重要意義
從上世紀30年代高分子材料的出現開始到現代,世界工業科學不再只是滿足與對基礎高分子材料的開發研究,從90代開始,科學家們就將注意力轉到了高智能的高分子材料的開發上。新型高分子材料的開發主要是集中在制造工藝的改進上,以提高產品的性能,減少環境的污染,節約資源。目前而言,合成樹脂新品種、新牌號和專用樹脂仍然層出不窮,以茂金屬催化劑為代表的新一代聚烯烴催化劑開發仍然是高分子材料技術開發的熱點之一。在開發新聚合方法方面,著重于陰離子活性聚合、基團轉移聚合和微乳液聚合的丁業化。同時,也更加重視在降低和防止高分子材料生產和使用過程中造成的環境污染。新型高分子材料的開發,不但能夠滿足現代工業發展對于材料工業的高要求,更重要的是能夠促進能源與資源的節約,減少環境的污染,提高生產的能力,體現現代科技的高速發展。加快高分子材料回收、再生技術的開發和推廣應用,大力開展有利于保護環境的可降解高分子材料的研究開發。
四、結束語
材料是人類用來制造各種產品的物質,是人類生活和生產的物質基礎,是一個國家工業發展的重要基礎和標志。我國國民經濟和高技術已進入高速發展時期,需要日益增多的高性能、廉價的高分子材料,環境保護則要求發展環境協調、高效益的高分子材料制備和改性新技術,實施高分子材料綠色工程。作為材料重要組成部分的高分子材料隨著時代的發展,技術的進步,越來越能影響人類的生活,工業的進步。
參考文獻
[1]嚴瑞芳.高分子形狀記憶材料.材料科學技術百科全書[M].北京:中國大百科全書出版社,2008:382~383.
[2]陳莉主編.智能高分子材料[M].北京:化學工業出版社,2006.
[3]何天白,胡漢杰主編,功能高分子與新技術,北京:化學工業出版社,2009.
關鍵詞:高分子材料;加工;形態控制
一、引言
高分子材料的性能與大分子的化學與鏈結構有著密切的關聯,且材料形態也是重要影響因素之一。聚合物氛圍結晶、取向等幾種形態,多相聚合物擇優擴相形態。聚合物制品形態的形成源自于加工中復雜的溫度場與外力場作用。由此可見,關于加工過程中高分子材料形態控制具有重要的研究意義。
二、我國高分子材料加工中形態控制研究現狀
高分子材料形態與物理力學性能之間的關聯十分緊密,這也是高分子材料的重點研究課題。相較于其他材料,高分子材料具有非常復雜的形態,具體表現為高分子鏈的拓撲結構、共聚構型以及剛柔性非常復雜,在分子設計與結構調整中,可以對一些合成方法加以運用;其次,在高分子長鏈結構的影響下,其熔體的粘彈性非常突出;此外,高分子具有非常寬的弛豫時間,就是受到很小的應變作用,其產生的非線也會非常強烈。
對于聚合物的成型過程而言,在非等溫場、不同強度的剪切與拉伸場的影響之下,就分子尺度而言,其大分子鏈會發生一系列化學反應;就納米與亞微米尺度而言,大分子會有結晶與取向現象發生,如此一來就會有超分子結構的形成;而根據亞微米與微米尺度,多相聚合物會有不同相形態的形成,甚至會出現一些缺陷。而這些形態的影響因素非常廣泛,例如加工中的外場強弱、作用頻率、作用方式以及時間等。然而,現階段關于這些問題的研究雖然有所深入,但相應的理論體系尚未成熟。此外,隨著新聚合物的開發不斷深入,在高分子材料加工中涌現出越來越多的成型加工方法,顯然這使聚合物加工中的形態控制成為了一個長期的研究課題,對于高分子物理領域的發展無疑有著重要的影響。
在我國,關于新材料的研究起步以跟蹤模仿為主,在知識產權與創新理論方面有所欠缺,并且基礎研究與技術推廣的通暢性也有待提升。其次,相關人員并不重視傳統材料的升級與優化,很多高性能材料品種對進口的依賴性依然較強。再者,材料成型與加工設備也沒有得到應有的關注,與一些發達國家相比,我國材料研究與整體發展依然存在諸多不足,顯然這與國民經濟與設備的發展需求不相適應。
聚合物的性能取決于形態,因此,在高分子材料領域中,聚合物形態與性能關系的研究一直以來都受到高度重視,然而在實踐中,我們在二者之間的結合方面的研究上依然有所欠缺,具體可以從以下幾個方面得到體現:
第一,在剪切速率與剪切應力非常低的情況下,聚合物共混物相形態的演化研究不斷深入,然而在實踐中,一些主要聚合物成型加工的剪切速率主要在10?~104s-1范圍內,顯而易見,相關研究成果對實際生產的指導作用依然有所欠缺。
第二,基于不同條件的不同特性聚合物,其共混物形態發展與演化研究依然是主要研究內容,而形態與性能關系的研究依然有所欠缺。
第三,在加工過程中,受到部分特殊外場的作用,聚合物凝聚態結構與相形態結構的研究有待深入。
截至今日,在聚合物及其復合物的成型加工中,就算成型設備與工藝條件屬于常規,在外場作用下,人們依然沒有徹底了解結構形態受到的影響,僅僅對一些粗略的定性關系有所認識,甚至有的推斷還是錯誤的。以雙螺桿擠出過程為例,人們僅對不同螺桿原件組合下外力場作用的不同會改變溫度場,進而對產品產量、外觀與內在性能產生影響這一規律有所了解。然而這一影響的具體方式卻沒有清楚的認識,業界研究人員也無法制定出定量的指導方案。在管材生產中,不管是落錘沖擊不達標,還是縱向收縮產生波動,都沒有搞清楚原因,也無法拿出改進方案,大部分情況下都是憑借經驗進行處理。因此,現階段很多成型設備與工藝控制的效果是否取得理想效果,我們依然難以準確判定。
一直以來,關于生產實踐中的問題研究一直沒有得到基礎工作研究人員的關注。在成型設備與工藝技術的研究與開發中,相關規劃也缺乏系統性。現階段,我國塑料制品年產量超過了2200萬噸,塑料機械工業取得了迅猛發展。然而在很多企業生產實踐中,整個效率與質量依然有待提升,產生的能耗也沒有得到有效控制。鑒于此,高分子材料成型加工將會成為未來高分子材料領域的研究重點,必須將側重點放在高分子材料制品的研究上來,而不是過分的關注材料這一因素,只有如此,才能夠提高高分子材料志制品質量。
三、高分子材料加工中形態控制的研究趨勢
第一,基于常規的成型設備條件,聚合物及其復合物典型制品成型或型材生產在成型加工時,在設備與工藝條件改變的情況下,其形成的外場會有所差異,進而發生相應變化,例如塑化、結晶、賦型以及流動等,這些變化會改變制品形態、結構以及性能。
第二,極端的加工條件極端會改變聚合物及其復合物的形態結構變化規律,例如結晶結構、晶體大小等,在這類條件下,還需要盡可能對大尺寸高分子晶體的制備進行探究。
第三,在對新外場條件的分析、推斷以及設定之下,通過對聚合物及其復合物結構形態與性能受到的影響研究,才能夠圍繞新的成型方法或具有特殊性能的高分子材料的制備進行探索,進而實現高分子材料性能的改善,并將節能性、經濟性等方面的優勢充分發揮出來。
四、結束語
總而言之,在未來工業領域的發展中,高分子材料的應用具有重要意義,而高分子材料加工中的形態控制則成為發展高分子技術的關鍵。作為相關研究人員,必須結合高分子材料加工中的形態控制研究與實踐中存在的問題,采取相應的改進與優化對策,提高高分子加工整體水平,如此才能夠從真正意義上推動我國高分子材料加工領域的進步。
參考文獻:
[1]李忠明,馬勁.加工過程中高分子材料形態控制的研究進展[J].中國科學基金,2004,18(3):154-157.
[2]李又兵,申開智.形態控制技術獲取自增強制件研究[J].高分子材料科學與工程,2007,23(1):24-27.
【關鍵詞】食品包裝;高分子材料;成分;快速鑒別
在食品包裝及接觸材料中,高分子類材質占比非常多。在日常實際檢驗監管中,不同高分子材料對應不同的理化檢測安全限量指標,在抽樣和監督檢查工作中,核實并快速鑒別材料類別,對于做到精準檢測、做好執法把關工作意義重大。高分子材料種類繁多,從常用的通用塑料到工程塑料、橡膠、纖維樹脂等,每種材料都有各自獨特的化學構成、微觀結構,也具有不同的理化性能。本部分圍繞部分特定的幾類常見高分子材料,重點研究并總結其快速鑒別方法。
1.紅外光譜技術在快速鑒別中的應用研究
本部分采用傅立葉紅外光譜法對相關的食品包裝材料進行快速鑒別。將一束不同波長的紅外射線照射到物質的分子上,某些特定波長的紅外射線被吸收,形成這一分子的紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結構決定的獨有的紅外吸收光譜,據此可以對分子進行結構分析和鑒定。紅外吸收光譜是由分子不停地作振動和轉動運動而產生的,分子振動是指分子中各原子在平衡位置附近作相對運動,多原子分子可組成多種振動圖形。
按量子力學的觀點,當分子吸收紅外光譜發生躍遷時,要滿足一定的要求,即振動能級是量子化的,可能存在的能級滿足下式:
E 振 =(V+1/2)hn
n :化學鍵的 振動頻率; V :振動量子數。
任意兩個相鄰的能級間的能量差為:(用波數表示)
其中:K為化學鍵的力常數,與鍵能和鍵長有關;m為雙原子的折合質量。
發生振動能級躍遷需要能量的大小取決于鍵兩端原子的折合質量和鍵的力常數,即取決于分子的結構特征。紅外光譜分析可用于研究分子的結構和化學鍵,也可以作為表征和鑒別化學物種的方法,紅外光譜具有高度特征性。
1.1 試驗處理及準備
實驗儀器:傅立葉紅外光譜儀Varain 670IR
對食品包裝材料表面進行溶脹處理,其目的是盡可能地去除食品包裝材料里的添加的其它的成分,其方法是選擇合適的有機溶劑對樣品進行浸泡或回流處理,使樣品溶脹。將樣品表面溶脹的部分刮下,去除溶劑,粉碎后,按紅外測定的溴化鉀壓片法制樣,上機分析,適當扣背景,并與標準紅外譜進行比對分析。
1.2 聚丙烯材料紅外光譜檢測
從紅外譜圖1分析可以看出:2900-2850cm-1是甲基和亞甲基伸縮振動的吸收峰;1702cm-1是測試方法引入的C=O的伸縮振動的吸收峰;1469cm-1-1431cm-1是CH2、CH3面內彎曲和面內彎曲反對稱的吸收峰;1378cm-1是CH3面內彎曲對稱振動吸收峰;經比對表譜,和聚丙烯的相似度較高。產品的主成分聚丙烯樹脂。
1.3 聚苯乙烯樣品材料的紅外光譜
從紅外譜圖2分析可以看出:3081cm-1、3060cm-1、3025cm-1是芳環骨架振動的吸收峰;2923-2850cm-1是甲基和亞甲基伸縮振動的吸收峰;1943、1871、1799cm-1是芳環骨架泛頻的吸收峰;1703cm-1是測試方法引入的C=O的伸縮振動的吸收峰;1658cm-1、1544cm-1、1451cm-1是芳環骨架振動的吸收峰;1373cm-1是芳環的面外彎曲振動吸收峰,722cm-1芳環-CH-面外彎曲振動吸收峰。經比對表譜,和聚苯乙烯樹脂的相似度較高。產品的主成分聚苯乙烯材質。
由于食品包裝材料的多樣性及構成食品包裝材料的材料復雜,使得采用傅立葉紅外光譜法對相關的食品包裝材料進行快速鑒別時,進行前處理時時間較長。但是當選擇合適的試劑后,試驗證明,分析結果比較理想,快速鑒別應用技術科學可靠。
2.基于理化性能差異的快速驗證鑒別方法
2.1 觀察法
各種聚合物都具有各自的外觀性狀特征,可以依據這些特征對聚合物進行初步的鑒別。塑料薄膜主要有PE、PP、PVC和PET(聚酯),粘膠纖維和醋酸纖維膜等六種。它們各自的特點如下:PET薄膜:其特點是較硬,拿在手中快速晃動能發出嘩嘩的響聲,受力折疊以后易留下折疊痕跡。PVC薄膜:按照食品安全法規定:普通懸浮聚合聚氯乙烯由于單體殘留較高而不允許作為食品包裝。不過允許單體含量較低的本體聚合聚氯乙烯用物食品包裝。仔細比較可以發現:聚氯乙烯薄膜比聚乙烯薄膜稍硬,但是最準確的鑒別還是燃燒法。PP和PE薄膜:目前主要是以高壓聚乙烯(即低密度聚乙烯)制作的食品包裝膜。聚丙烯薄膜由于其結晶度較高而表現明顯的各向異性。粘膠纖維膜和醋酸纖維膜(俗稱玻璃紙):前者是天然纖維素經堿化以后再與二硫化碳反應生成水溶性的纖維素黃原酸鹽,最后在硫酸浴中通過狹縫成膜;后者是纖維素經乙酰化以后采用溶液法成膜。粘膠纖維膜是一類最傳統、最安全的糖果包裝透明薄膜。它的特點是沒有PE膜那么柔軟,與聚酯薄膜相比較粘膠纖維薄膜在不怎么受力的情況下也很容易起皺紋,整理過程中同樣能發出聲音。燃燒試驗能夠聞到與燃燒棉纖維類似的氣味。
2.2 燃燒試驗法
不同種類聚合物具有不同的燃燒特征和氣味,依據此特征可以有效鑒別聚合物,下面列表予以比較。
2.3 溶解試驗法
各種聚合物的溶劑和溶解特性各不相同,可根據它們在常見溶劑中的溶解表現作出初步鑒別,現列表比較。
關鍵詞:高分子材料;阻燃方法;研究與分析
前言
高分子材料的燃燒要滿足兩個條件,一個是適宜的溫度,一個是分解出的可燃物的濃度,由此可見,要想阻止高分子材料燃燒就要從這兩個方面著手,只要能有效的提高高分子材料的阻燃性,就能夠拉動企業的經濟建設的穩定發展。文章將針對高分子材料的阻燃方法進行詳細的分析。
1 高分子材料的阻燃方法
1.1 通過在高分子材料中加入阻燃劑實現阻燃
通過在高分子材料中嫁娶阻燃劑實現阻燃的方法是目前我國應用最為廣泛的阻燃方式,利用阻燃劑與高分子材料分解出來的可燃物之間的結合,來實現提高高分子材料阻燃性能的目的,這種方法最大的優點就是它的成本比較低,而且在對不同的高分子材料的阻燃劑調整上面也比較的靈活,是一種經濟適用的高分子材料阻燃方法,與此同時,這種方式也存在一定的弊端,技術添加的阻燃劑中的元素可能會與高分子材料之間發生化學反應,從而影響高分子材料的性能[1]。因此,在阻燃劑的選擇上面一定要非常的慎重,要在不影響高分子材料或者是影響較小的前提下,加入合適的阻燃劑來阻止高分子材料的燃燒。
1.2 通過與高分子材料進行化學反應進行阻燃
化學反應一直是一個非常復雜的過程,可能你改變了其中的一個分子機構就會產生不一樣的效果。高分子材料的化學反應阻燃就是使用了這種方法,將某種元素通過化學反應接入或者替換高分子材料的化學鏈中,在不影響高分子材料的性能的前提下,改變高分子材料的性能,將高分子材料從可燃性極強轉變到具有阻燃性能的高分子材料。能夠實現高分子材料阻燃性的元素有很多,像是硼、硅、金屬原子等都可以做到。
1.3 通過改變高分子材料表面的阻燃性能來實現阻燃
通過化學反應來實現高分子材料的阻燃主要是通過將某種元素接入或者替換高分子材料的化學鏈上,可能會影響高分子材料的性能,但是改變高分子表面材料的阻燃性能就不一樣了,同樣也是采用專業的技術將元素接入或者替換,但是這種方式沒有將元素接入到高分子材料的主鏈上,而是只對高分子材料的表面進行改進,這樣就不會影響到高分子材料的性能的同時,還實現了對于高分子材料的阻燃,避免了阻燃劑以及化學反應給高分子材料性能上帶來的影響[2]。但是這種方法也存在一定的弊端,就是在它的操作過程非常的復雜,在時間上耗費也比較久,而且在資金成本上面也非常的昂貴,因此在實際生產中并不適用。由此可見,我國的專家學者還需要對于高分子材料的阻燃性能不斷的研究。
1.4 將高分子材料與阻燃性能好的高分子材料合成在一起
為了加強高分子材料的阻燃性,我們可以將高分子材料與阻燃性能好的高分子材料合成在一起,這種方式不僅有效的阻止了高分子材料的燃燒,在持續的時間上也是非常的長久的,在實際的應用中可以說是效果最好的高分子材料的阻燃方法[3]。另外,這種將高分子材料與阻燃性能好的高分子材料合成在一起的方式在保護高分子材料的性能上也有也有很大的幫助,避免了阻燃劑等給高分子材料帶來的負面影響。
1.5 采用納米科技的方式來實現高分子材料的阻燃
隨著時代的不斷變化,我國的科學技術也在不斷的提高,近幾年來,我國在納米科技方面也有著廣泛的應用,高分子材料的阻燃就是其中一項,采用納米技術實現高分子材料的阻燃可以說是為我國的科學事業開辟了一條全新的道路。通過納米技術進入到高分子材料的內部,對其內部結構進行一系列的改造工作,將普通的高分子材料改造成阻燃性能比較強的高分子材料,極大的降低了危險的發生[4]。使用納米技術來改變高分子材料的阻燃性能的方法雖然很好,但是在資金成本上的耗費也是非常的巨大的,因此,截止到目前為止,納米技術的方法還是在研究階段,實際的生產中的應用是非常少的。
1.6 對高分子材料采取兩種或兩種以上的阻燃方式
對高分子材料采取兩種或者使兩種以上的阻燃方式,來進行高分子材料的阻燃主要是為了要滿足各方面的要求,既能夠不改變高分子材料的性能或者是將高分子材料的性能改變降到最低,又能保證高分子材料的阻燃性能,可以說是一個一舉兩得的方法,在我國很多企業的建設中都有實際的應用,這種方法為高分子材料的阻燃提供了一個多重的保障。
2 結束語
綜上分析可知,高分子材料的應用已經滲透到了我國的各行各業,甚至在人民群眾的日常生活中也有高分子材料的廣泛應用,為了保證企業經濟建設的穩定發展,以及人民生活不受到影響,就要積極的對高分子材料的阻燃性能進行分析,找到最有效解決高分子材料燃燒的問題。
參考文獻
[1]井蒙蒙,劉繼純,劉翠云,等.高分子材料的阻燃方法[J].中國塑料,2012,2:13-19.
[2]徐懌,曹 .高分子材料的阻燃技術探討[J].消防技術與產品信息,2011,1:48-50.
[3]程買增,曾幸榮,李偉明,等.阻燃性有機硅高分子材料的研究進展[J].有機硅材料,2003,6:21-25+46.
關鍵詞: 民族院校 《高分子材料進展》 教學方法
《高分子材料進展》課程是高分子材料專業的一門知識全面且內容豐富的專業限選課程。該課程以高分子物理、有機化學、聚合物材料研究方法、高分子化學、聚合物合成工藝等課程為基礎,涉及面極為廣泛[1]。課程總學時為32學時,參考教材為化學工業出版社出版的《高分子材料進展》,為研究生規劃教材,全書共分為5章,分別簡要地介紹高分子材料合成反應、高分子合成反應實施技術、多組分高分子材料、液晶高分子材料及功能高分子材料方面的研究進展。[2]考慮到《高分子材料進展》課程是高分子專業在大三的上學期開設,而且民族院校學生的專業基礎較為薄弱,課程學時短的特點,因此重點講解高分子材料領域中的發展重點和熱點。本課程的教學目的是幫助學生對異彩紛呈的高分子材料發展的熱點領域有一個相對完整的了解,達到開闊視野的目的。針對《高分子材料進展》課程涉及知識面廣、學生基礎差及對考查課不重視的特點,有必要在教學過程中不斷改進教學方法和考試模式,以期獲得較好的教學效果。[3]
一、本民族院校《高分子材料進展》課程的基本情況
針對我校民族學生基礎知識薄弱,而《高分子材料進展》課程“內容多、范圍廣、課時少”的特點,我們重點介紹高分子材料中發展迅速、發展前景廣闊的功能高分子材料,推薦的教材有《高分子材料進展》和《功能高分子材料》[4]等。該課程總學時為32學時,學分為2學分,課程類型為專業限選課,課程以高分子材料的合成方法進展、吸附分離功能高分子材料、高分子分離膜與膜分離技術、導電高分子、感光性高分子和醫用高分子材料等功能高分子材料的進展為重點學習內容,同時穿插一些國內外近幾年新發表的文獻和專利,以及國內相關會議等。本教學采用多媒體教學方式,采用課堂提問和討論等多種形式進行學習,期末通過考查的方式考核學生,采用寫論文與平時成績相結合的方法,平時成績包括上課出勤和課堂討論情況,論文成績與平時成績各占70%和30%。表1為《高分子材料進展》教學內容的設置及學時分配情況。
表1 《高分子材料進展》教學內容的設置及學時分配
二、強化基礎,突出重點
首先,《高分子材料進展》授課內容看似豐富多彩,千變萬化,但是萬變不離其宗,歸根到底都是由高分子專業的基礎知識衍生出來的,比如《高分子物理》、《高分子化學》中的經典理論和概念等。從另一個角度看這些材料的出現印證了基礎知識的重要性,它們的誕生是經得起檢驗的理論和概念的應用和發展的。因此通過介紹高分子材料的前沿進展,既使學生對異彩紛呈的高分子材料世界有一定寬度的了解,又從深度上加強學生對基礎知識的理解和掌握,使學生知道這些材料是如何得到的,自己又能通過什么途徑得到想要的材料。
其次,因為《高分子材料進展》這門課的每一章都是高分子材料領域中發展迅速、成果頗豐的較大分支,獨立出來都能獨立設課,而在本課程中必須在幾個課時內講完,所以在授課過程中,什么該講,什么略過,講的這些內容是否能激發學生的興趣,是該課程的一個教學難點,要求教師對這些前沿分支有全面而深入的理解,對它們所涉及的基礎知識熟練掌握,這對教師的專業知識和教學方法提出了更高要求。
三、調動學生的學習積極性,啟發式教學
《高分子材料進展》是學生在已經掌握高分子化學、高分子物理基礎知識的前提下進行的學習。內容除了基本概念之外,有很多設計路線、研究方法,可以引導學生運用已學知識進行思考。比如第3章吸附分離高分子材料和第4章高分子分離膜及膜分離技術中涉及自由體積和滲透壓的概念,這些都是《高分子物理》中學過的內容,通過回憶這些知識,使學生加深對這些基礎知識的理解,并對基礎知識的應用有一定的了解。其次,要注意生活中的實際例子或新聞報道中的最新科技進展中與所講述內容相關的部分,通過聯系生活實際,引出將要介紹的高分子材料。這樣既能讓學生認識到這類高分子材料的重要性,提高學習的積極性,又能讓學生了解到這類材料的最新的研究成果,提高對科學研究的興趣。如從全球都非常關注的環保問題出發,引出廢水和廢氣處理方面的高分子吸附材料或高分子膜材料,介紹這些高分子材料的設計路線和原理,讓學生從理論和實際相結合的角度深入理解所學的功能高分子知識。同時可以提出一些生活中材料的不足,讓學生發揮主觀能動性,提出解決這些材料不足之處的方法或設計新的功能高分子材料的想法。這樣,學生的學習興趣會大大提高,教學效果也會得到顯著增強。
另外,還要有效利用網絡資源,緊跟最新研究進展,適當補充新的教學內容。高分子材料進展課程是綜述高分子材料領域發展熱點的一門課程,所介紹的內容每隔一段時間可能都有新的研究成果誕生,我們應根據情況適當補充那些熱門和重要的研究成果到教學內容中。比如該課的學時少,可以在課程快結束的幾周時間重點介紹一些最新的前沿進展和相關會議,讓學生了解到高分子材料的發展趨勢,提高學生對高分子材料的興趣。互聯網資源豐富,內容更新快,是老師補充教學內容的最佳途徑。目前,利用網絡資源作為課堂教學的輔助手段,是學生喜聞樂見的形式。老師可以提供一些高分子專業的權威網頁,方便學生瀏覽查閱。同時,可以鼓勵學生在網上搜索最新的研究成果,再在課堂上以口頭報告的形式傳達給學生。這樣,既能讓學生對高分子材料進行全面的了解,又能讓學生主動地參與教學,達到較好的教學效果。
四、科研與教學相結合,以科研促進教學
把科研引入本科教學是培養大學生創新能力的重要措施,也是高等教育的顯著特點。在《高分子材料進展》課程本科教學過程中,正確有效地將教學與科研相結合,有利于提高教學效率,豐富教學內容,營造學術氛圍并提高創新能力,全面提高教學質量。教師在課堂教學中可以介紹自己的科研成果,介紹本專業課題組正在研究探索的科研項目,引導學生參觀實驗室和課題組,鼓勵學生積極參與到教師的科研中。例如,作者介紹自己碩士和博士期間所從事的科學研究,以及科研小組的一些趣聞趣事,激發學生的學習熱情和學習興趣。
總之,在高分子材料進展課程的教學過程中,教師首先應進行教材分析和學情分析,再采用比較適合的教學方法,在知識和技能的傳授中針對民族學生基礎差的弱點,采取強化基礎、突出重點的教學方式,了解學生的情感態度與價值觀,做到教學方法靈活多樣,教學內容及時更新,這樣才能調動學生的學習積極性和主動性。教師還應繼續努力提高業務能力,理論聯系實際,使學生在這門課程的學習中得到切實的收獲。
參考文獻:
[1]周立,孫榮欣.科技信息.2010,21,151.
[2]張留成,閆衛東,王家喜.高分子材料進展[M].北京:化學工業出版社,2005.