武汉现代精工水溶性高分子在未来新兴产业中的探索研究

Date:2020/3/2 10:57:27 / Read: / Source:本站

在更为超前的未来新兴探索领域,www.zaojiao128.comyb官网水溶性高分子的研发也取得了诸多进展。其设计如同我们的军机研发项目,本着生产一代、研发一代、预研一代、探索一代的原则确保我们的技术由弯道超车向世界领军地位迈进。我们仅以几个水溶性高分子在智能高分子学科探索领域的例子作一科幻的展望。①水溶共轭聚电解质为带电荷的水溶性高分子材料,属于水性高分子材料学与生物学科的交叉学科。利用聚电解质的光能采集(光电效应)及能量传递作用在荧光生物传感中的信号巨大倍增效应,可以有效提高痕量传感检测的超灵敏度与准确率。从而可以应用在高灵敏度的生化传感器领域。未来的地震来临时,凭借传感器的超灵敏侦察,可以为我们赢得宝贵的逃生时间。②记忆形状水溶性高分子为带记忆形状功能的智能高分子材料,有热致形变、光致形变、电致形变及化学致形变等多种形式。不同的参数变化可衍生出无数神奇的功能应用www.zaojiao128.comyb官网。比如:具有生物降解性能的记忆www.zaojiao128.comyb官网高分子材料作为医用耗材及手术器械。拥有记忆功能的高分子绷带可以根据患者创伤部位的变化情况自动调整包扎参数,还可用作矫形、微整形、骨科材料等。它可以根据生长的变化自动调节并最终融入人体[12]。③在光或电磁波作用下能产生光致变色的聚合物可作为光信息存储材料。未来的存储材料将摆脱硅基等物理介质,以光量子效应代替目前的光热效应,存储密度可以达到原子量级。存储摆脱了传统介质升温的困扰,反应速度可达10-12s。光子数越多,记录速度越快,从二值存储变成多值存储,从而实现高维存储的飞跃。摩尔定律将被彻底颠覆,这将是历史性的变革。我们的信息储量将真正实现海量存储与传输。云计算、大数据将被光量子所取代。物理学与生物学、高分子学将深度融合,你中有我,我中有你。或许有一天,当人类摆脱肉体成为永生的“灵族”时,光信息存储材料就是他们手中必备的通信武器。④利用环境敏感型水溶性高分子凝胶对外界环境(如温度、pH、光、电、压力等)微小的变化或刺激感知并产生相应的物理结构和化学性质变化的特性,可以设计成智能化学阀,生物传感器及记忆元件。可以制备替代目前的缓控靶释被动释药技术的“主动寻得自主捕杀的智能药物释放生物导弹系统”。在将来,这种分子级生物导弹会在人体血液或淋巴及体液内自由巡弋监控人体的健康,一旦凭超灵敏“水性聚电解质生物荧光传感器”技术侦获肿瘤基因的极微小变化,这种变化可能微小到自身免疫系统无法察觉,它将主动捕获癌胚基因自动释药灭杀。从而“22世纪杀人网络”中的杀毒软件章鱼机器人将成为现实。可以想象一旦这项技术获得突破,我们人类长寿将不会成为梦想。⑤利用环境刺激响应特性的高分子凝胶的膨胀-收缩性能产生的循环动力可以用来设计“量子化学发动机”,它将彻底颠覆传统的热力学发动机。这种发动机驱动不需要水、电、燃油与燃煤。因为水凝胶的体积变化(溶胀与消溶胀)只需要简单改变外界的温度、光线、压强、pH值等参数,就可以相应变化从而源源不断地产生宝贵的动力[13]。爱因斯坦认为绝不可能的永动机或许会在另一个空间与维度受到挑战。当然,这是我们高分子科学家的浪漫与幻想。热力学第二定律的基础是熵增原理,局部短时小规模的分子级别的反证探索或许会因量子化学发动机的出现提供新的思路。科学也需要革命与颠覆。⑥热致形变的水性高分子材料可作为智能织物的原材料。它的热适应特性可以用于衣物的自动保温系统,我们的宇航员在外太空可以穿戴这样轻薄的太空服自由行走。无论是向阳的超过200℃的高温,还是背阳面近似绝对零度的超低温,抑或二www.zaojiao128.comyb官网者快速的转化,高分子智能宇航服都可以保持舒适的22℃恒温。此外,高分子智能织物还具有可逆收缩的特性。当含水量超过设定要求时会自动收缩,湿度低于临界水平时会膨胀到最初设定尺寸。这类似于手机或计算机的重启,当达到原始设定触发条件时它会相应重启。故可用于灵敏传感器的执行系统、分子发动机及压力绷带等。随着纳米技术与人工智能的结合,将来有一天,智能高分子织物会自动清洁www.zaojiao128.comyb官网及自动修补www.zaojiao128.comyb官网自己,从而具有自我再生自我修复的高智能。这将是一个另一个www.zaojiao128.comyb官网维度的“织物生物智能”[14]。⑦磁性高分子复合微球是当今的热门课题之一[15]。通过共聚及表面改性,它不仅具有普通高分子微球结构的众多特性,还兼具磁响应性,从而能在外加磁场的作用下具有导向功能,属于高分子材料与磁材料学的交叉学科。在生物医学、细胞学和生物工程等领域有全新的应用前景。它既可制作磁致伸缩振子、磁记录介质、阻尼器、电磁吸收体等各种磁性器材,也可作为纳米磁性高分子微球药物载体,成为指哪打哪的磁控生物导弹。不仅可以提高药效,减少药剂用量,而且可极大降低对正常有机体的伤害,成为真正精准医疗的急先锋[16,17]。水溶性高分子材料未来已经呈现出智能化、信息化、功能复合化及拟人化的发展。上述的技术或许会实现,或许经过我们的探索研究发现需要修正或者推倒重来,但无论如何,这些令人脑洞大开的奇思妙想为我们打开了另一扇通往未来科学的大门。

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