高分子化合物 天然高分化合物有哪些

在这个充满高分子材料的时代，我们是否真的理解这些无处不在的物质？塑料、橡胶和合成纤维等高分子材料，已经深深融入我们的生活。想象一下，如果没有塑料瓶和轮胎，没有胶带和输液管，我们的生活将会是怎样的场景？高分子的出现，不仅降低了日用品的成本，更是重塑了现代社会的方方面面。

无疑，

高分子材料的存在塑造了我们今日的生活。

根据工具材料的不同，人类历史可以被分为三个时代：石器时代、铜器时代和铁器时代。而如今，我们已经步入了“高分子时代”。在这个时代，高分子材料的设计和应用无处不在，深入我们的日常生产和生活中。对高分子的理解也达到了前所未有的高度。

高分子，简单来说，就是分子量非常高的物质。想要明确高分子与小分子的区别，首先得知道：小分子的分子量通常在一千以下，而水的分子量仅为18，乙醇的为46，而PMMA（有机玻璃）的分子量可以从2.5万到20万不等。

高分子的分子量并非固定，它是一个“分布范围”。高分子不仅仅是一种材料，更是“三大基本材料之一”。在材料科学中，材料通常分为三类基本材料：金属、陶瓷和高分子，以及一类复合材料。想要获得高分子，我们通常需要进行一种称为“聚合”的化学过程。

例如，小分子“四氟乙烯”就包含一个特征性“碳碳双键”（C=C），其存在使得分子具有较高的反应活性。当大量的碳碳双键相互作用时，就形成了“手拉手”的长链结构——聚四氟乙烯（PTFE），也被称为“特氟龙”，这是杜邦公司的商品名。

聚合过程可简单理解为“小分子手牵手，形成大分子”。在这个过程中，科学家们还发现了一类叫做“引发剂”的化合物，它们可以帮助小分子迅速打开双键，从而实现聚合。

在日常生活中，我们可能会好奇：为什么牛奶看起来是乳白色而非透明？答案在于“光的散射”。牛奶中存在许多小液滴，导致光线四处散射，使其呈现不透明。而塑料的成分则可以非常纯净，其内部因长链结构而无法形成像金属和陶瓷那样的规律性排列，最终导致其形成了许多界面，造成了散射现象。

塑料的不透明性正是因为其中存在的结晶区与非结晶区的界面所致。为了实现塑料的透明化，需要将其内部结构调整至完全无定形态，这样便不会产生散射界面。例如，PMMA的分子设计成无规结构，自然就避免了结晶，保持了高透明度。而PET（涤纶）则通过快速降温的方法获得了透明性。PC塑料则因其复杂的分子结构而难以结晶，因此同样具有良好的透明度。

实现塑料透明化的另一个有趣方法是引入“澄清剂”，这些微小的杂质可以充当晶核，从而使晶区更小，避免光的散射。这样的技术在材料开发中也十分常见。

在塑料的应用上，通常会将不同种类的材料结合起来，以求取长补短。高分子的混合通常并不容易，这时候便需要采用“共聚”技术。ABS塑料就是一种经典的例子，它由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种材料无规共聚而成，具有优异的综合性能。

我们常见的热塑性塑料，因其分子结构的特性，可以在加热后反复塑形，而热固性塑料则形成了永久的网状结构，难以再次加工。在热固性塑料的制造过程中，通常会先生成半成品，通过后续的加热或其他方式“重启”交联反应，实现最终的成型。

橡胶与塑料在室温下的状态截然不同，它在低温下会失去弹性，表现得像塑料。引发“挑战者”号事故的橡胶圈就是因为温度低于其玻璃化转变温度，导致失去弹性。而要保持橡胶的良好弹性，交联结构的形成至关重要。硫化过程便是通过交联使得橡胶在高温下依然保持良好的弹性。

热塑性弹性体的出现，解决了传统橡胶的一些局限性。这种材料结合了热塑性与弹性，使得在一定条件下可以重复塑形，广泛应用于多个领域。

更令人惊讶的是，科学家们成功研发出“双向形状记忆高分子”，这种材料能够在不同温度下表现出不同的形状，并且在软体机器人等新兴领域展现出巨大的应用潜力。哈工大的冷劲松教授近期在相关技术大会上分享了他的研究成果，受到了广泛关注。

我们生活在“高分子时代”，深入理解高分子材料，能够帮助我们更好地认识科技与自然界的奥秘。这些材料不仅构成了我们周围的世界，更推动着科技的进步与创新。

通过对高分子的认识，我们可以更加全面地理解科技发展的脉络，探索这个五彩斑斓的世界，领悟其背后的科学原理。

科技千里眼致力于以通俗易懂的方式传播科技知识，帮助更多人理解科学的魅力，掌握高分子材料的应用，从而更好地融入这个充满创新的时代。