材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类文明的重要里程碑。当今有人将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息发展的物质基础。除了传统的三大合成材料以外，又出现了高分子膜，具有光、电、磁等特殊功能的高分子材料、生物高分子材料、医用高分子材料、隐身材料和液晶高分子材料等许多新型有机高分子材料。这些新型功能高分子材料在我们的日常生活、工农业生产和尖端科学技术领域中起着越来越重要的作用。

功能高分子（精细高分子）材料是20世纪60年代发展起来的新兴领域，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料。当今社会的发展要求高分子不仅起到单纯的纤维和结构材料的作用，而且发展到高功能的智能型材料。

1.功能高分子材料

功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、一能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。功能高分子材料从组成和结构上可分为结构型功能高分子材料和复合型功能高分子材料。所谓结构型功能高分子材料，是指在分子链上带有可起特定作用的功能基团的高分子材料，这种材料所表现的特定功能是高分子结构因素所决定的。所谓复合型功能高分子材料，是指以普通高分子材料为基体或载体，与具有特定功能的结构型功能高分子材料进行复合而得的复合功能材料，以上两种材料均称为功能高分子材料。

功能高分子材料产量小，价格高，制造工艺复杂，产量大致是通用高分子材料的千分之一或更少，而价格往往为其一百倍以上，属于精细化工产品的重要组成部分。功能高分子材料的研究内容，概括地说就是研究各种功能的高分子的合成、结构、聚集态对功能的影响和它的加工工艺及其应用。但是，由于功能高分子实际涉及的学科十分广泛，如化学方面的分离、分析、催化等。物理方面的光、热、电、磁等以及生命科学的生物、医学、医药等，非线性光学材料等，内容丰富、品种繁多，许多情况下学科之间又相互渗透交叉，因而对其分类也造成了一定的困难。迄今尚未见有统一的分类方法。一般是按其功能性和应用特点进行分类，参见表9-1。

功能高分子材料具有重量轻、易加工、可大面积成膜、原料来源广泛等特点。随着国民经济的发展，对这类材料的要求将越来越高。它的今后发展方向也将沿着以下几个方面：

(1)功能化新材料正在从过去偏重于结构材料转向功能材料，高分子材料未来正向高性能化、高功能化和多功能化方向发展。

(2）复合化对新材料要求越来越严格的特定性能，趋于极限化，同时要求综合性能也能满足，通常一般的材料是无法实现的。而把两种或多种材料组合起来，发挥各个组分单独使用时所达不到的性能和功能。

表9-1按习惯性分类的功能高分子材料概况

(3）精细化新材料向精细化方向发展，随着集成电路要求越来越高，先后开发了紫外光、远紫外、电子束、X射线、聚焦离子束、同步加速器辐射为光源的光致抗蚀剂。

(4）综合化除了对新材料性能和功能的要求越来越精细化、多样化、极限化之外。材料开发本身还需要对材料的加工、分析测试、性能和功能的测定、应用技术和设备等有关问题一起加以综合考虑。

(5）知识技术密集化材料科学是一门新兴的综合性学科，它需要很多基础科学作依据，随着今后对材料的结构和性能关系进一步了解，可通过计算机进行“分子设计”和“材料选择”，以更好地选择和创制具有各种指定性能和功能的新材料。

2.智能材料

智能高分子材料又称智能聚合物、机敏性聚合物、刺激响应型聚合物、环境敏感型聚合物，是一种能感觉周围环境变化，而且针对环境的变化能采取响应对策的高分子材料。智能高分子材料是智能材料的一个重要组成部分。它通过分子设计和有机合成的方法使有机材料本身具有生物所赋予的高级功能，如自修复与自增殖能力、认识与鉴别能力、刺激响应与环境应变能力等。由于高分子材料在结构上的复杂性和多样性，可以在分子结构（包括支链结构）、聚集态结构、共混、复合、界而和表面甚至外观结构等诸方面，或单一，或多种结构综合利用，来达到材料的某种智能化。智能高分子材料的研究涉及众多的基础理论研究，波及信息、电子、生命科学、宇宙、海洋科学等领域，不少成果已在高科技、高附加值产业中得到应用，己成为高分子材料的重要发展方向之一。

智能高分子材料的种类与研究的内容主要集中在以下8个方面：

(1)记忆功能高分子材料包括应力记忆、形状记忆、体积记忆和色泽记忆等高分子材料。主要应用于结构材料的不同半径的管道、容器的包装材料、纺织品材料和医用材料。研究最多的是形状记忆高分子材料。

(2)智能高分子凝胶包括光敏性、温敏性、电磁敏感性、压力敏感性和pH值敏感性等单一响应性高分子凝胶及温度、pH值敏感性；热、光敏感性；磁、热敏感性；pH值、离子刺激等双重或多重响应性高分子凝胶等。目前研究较多的是智能高分子凝胶的合成、理化性质及应用方面等，采用各种合成方法来制备各种智能高分子凝胶，以研制出性能优异的凝胶体系，用于实际生产应用。其潜在的应用领域有：细胞培养基质、环境工程、酶的活性控制、药物释放载体、组织工程、可视化光学传感材料、表面图案技术及吸附分离致癌物质等。

(3)智能药物释放体系药物释放系统是在当药物所在环境发生变化时，体系能够做出相应的反应，以一定的形式释放药物的系统。主要用作智能药物释放体系；生物信息响应体系，如靶向药物释放体系及结合药物释放体系等；纳米药物释放体系等。在不久的将来，智能药物释放体系将成为主要的制剂形式，在疾病治疗、保健、计划生育及健康与卫生方面发挥更重要的作用。

(4)聚合物电流变流体聚合物电流变流体又称电场致流变体，是新型的智能材料。它由低介电常数的液体和高介电常数的悬浮颗粒等组成。利用其对电场的响应特性，可望用于优良的动力传输、振动控制、新一代机器人等领域。

（5）智能高分子膜高分子膜的智能化是通过膜的组成、结构和形态来实现的。主要包括荷电型超滤膜、接枝型智能膜、互穿网络膜、聚电解质配合物膜、液晶膜、凝胶膜等，用作选择透过膜材、传感膜材、仿生膜材和人工肺等。

(6）智能纺织品智能纺织品是传统的纺织服装技术与材料科学、结构机理、传感技术和先进的加工工艺、通讯技术、人工智能、生物技术的有机结合。主要产品有信息服装、数字服装、智能文胸、保健服装、灭蚊服装、情感服装、军用帐篷等，还有自动清洁织物和自动修补织物等。

(7）智能橡塑材料智能橡塑材料是指具有智能化的橡胶和塑料，主要用作热收缩管和自增强体系。智能化的橡胶制品有智能鞋、高吸水性树脂和智能防水材料、智能轮胎、智能安全气囊等。智能化塑料制品报道最多的是智能塑料线。

(8)生物材料的仿生化、智能化科技的发展使得生物医用材料得到了极大的发展，目前生物材料的仿生化、智能化成为其重要的发展方向。生命从本质上讲源于聚合物，而生物大分子的特征是它们通一断或至少高度非线性地响应环境刺激。生物大分子的非线性响应源于高度协同的相互作用。模拟生物大分子的协同相互作用，可赋予合成高分子材料智能性。