智能材料时代的高分子化学对资源的依赖

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化学是制造和研究物质的科学。调节原子和分子在物质中的组合配置，控制物质的微观性质、宏观性质和表面性质，就可能使某种物质满足某种使用要求，因而这种物质就能作为材料来使用。因此材料的制备对资源的依赖性和材料的使用与环境的协调性，就成为化学研究中一个独特而又十分重要的方面。当代高分子合成材料依赖于石油这种化石资源。由于石油的生成是一个漫长的地质过程，同时石油又是当代人类社会的主要能源，石油资源正日益减少而又无法及时再生，因此寻找可以替代石油的其他资源，则成为21世纪的高分子化学研究中的一个迫切需要解决的问题。其解决的途径可以是天然高分子的利用，也应包括合成无机高分子的探索。

21世纪利用源于植物的高分子，显然不同于上个世纪对天然高分子的简单使用。结合基因工程的方法，促使植物产生出更多的可直接使用的天然高分子，或可供化学合成用的高分子单体。采用生物催化剂或菌种，将天然的植物原料，如淀粉、木质素和纤维素等，合成为与有机高分子相似的结构或性质更优异的高分子。这些由植物资源获得的高分子，不仅扩大了合成高分子的原料来源，而且得到的合成高分子还具有环境友好的特征，可以是生物降解的，可以是焚烧无害的，可以是循环再生的。来源于石油资源的合成高分子，其主链上的原子以碳为主兼有少量氮、氧等原子，因而称为有机高分子。无机高分子则泛指主链原子是除碳以外的其他原子。按元素性质判断约有四五十种元素可以形成长链分子。报道的有全硅主链、磷和氮主链、硅氧及硅碳主链、全镓和全锡主链，硫磷氮和硫碳主链、含硼主链、以及含过渡金属主链的无机高分子。其中主链全部是硅原子且具有有机侧链的聚硅烷应是值得注意的一种无机高分子。这既是由于硅是地球上储量最丰富的元素，又是因为聚硅烷既可用作结构材料又可用作功能材料。无机高分子的研究充分体现出了单体分子的选择和化学反应的控制，是如何决定高分子材料的性能和功能的。

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