郝麗娜
(齊齊哈爾工程學(xué)院,黑龍江齊齊哈爾 161005)
近年來,我國建筑行業(yè)的建設(shè)規(guī)模越來越大,人們對于建筑工程建設(shè)水平的要求也越來越高。經(jīng)過實(shí)踐證明,在建筑工程中運(yùn)用智能高分子材料能夠有效地滿足建筑市場的需求,智能高分子材料不僅能提升建筑工程的美觀性能,還能提升建筑工程的施工質(zhì)量,節(jié)省建筑工程的施工成本,順應(yīng)我國綠色發(fā)展的戰(zhàn)略,確保建筑工程施工企業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。本文分別從自修復(fù)高分子材料、導(dǎo)電高分子材料、環(huán)境敏感型高分子材料入手分析了智能該分子材料的優(yōu)點(diǎn),并且講述每種智能高分子材料的應(yīng)用現(xiàn)狀。
智能高分子材料是由多種材料經(jīng)過一定的加工形成的,所以智能高分子材料也叫復(fù)合型材料。一般來說,智能高分子材料的制作原料為工業(yè)廢棄材料,經(jīng)過一系列的改造成為了新型智能高分子材料。因此說,智能高分子材料十分符合綠色發(fā)展的戰(zhàn)略,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄材料的良好處理,又節(jié)省了生產(chǎn)建筑材料需要消耗的環(huán)境資源,所以說,目前智能高分子材料已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于我國的建筑工程中,并且相應(yīng)的生產(chǎn)和改造技術(shù)還在不斷地提高,進(jìn)而為建筑生產(chǎn)提供更為優(yōu)質(zhì)的智能高分子材料。
一般來說,智能高分子的制造材料都是一些工業(yè)廢棄材料,因此智能高分子材料的原料成本非常低,但是如果在對廢棄材料進(jìn)行改造花費(fèi)過多的資金和材料,那么就會(huì)得不償失,也不能夠符合綠色發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。所以說,在將廢棄材料改造生產(chǎn)為智能高分子材料時(shí),還要有相應(yīng)的改造計(jì)劃,對于貴重、稀有以及改造難度低的材料優(yōu)先進(jìn)行改造,這樣就能夠有效地控制智能高分子材料的生產(chǎn)制造成本,也能夠更好地對智能高分子材料進(jìn)行推廣,不僅做到了節(jié)能、綠色、環(huán)保的發(fā)展目標(biāo),還能夠?yàn)榻ㄖこ淌┕て髽I(yè)節(jié)省較多的材料成本。
智能高分子材料之所以能夠廣泛運(yùn)用于建筑工程施工中,是因?yàn)槠渥陨砭哂幸欢ǖ奶厥庑阅?,能夠有效地提升建筑施工的水平,進(jìn)而提升建筑工程的整體水平。另外,智能高分子材料的種類較多,這樣就能夠根據(jù)不同地區(qū)內(nèi)的氣候條件差異使用不同性能的智能高分子材料。例如,在天氣較為炎熱的地區(qū),就可以使用具有隔熱性能的智能高分子材料,能夠有效地隔絕室外的溫度,進(jìn)而增強(qiáng)整個(gè)建筑的隔熱效果,不僅可以為居民提供一個(gè)較為舒適的居住環(huán)境,還能夠降低空調(diào)的使用頻率,為居民節(jié)省相應(yīng)的費(fèi)用,更重要的是改善目前全球氣候變暖的情況。
智能高分子材料不同于其他的建筑材料,它是由廢棄材料經(jīng)過一定的工藝改造成的,并且在改造的過程中一直遵循著綠色節(jié)能高效的生產(chǎn)理念。大部分建筑材料中都會(huì)含有一些對人體有害的物質(zhì),但是智能高分子材料在生產(chǎn)的過程中堅(jiān)持使用低毒甚至無毒的生產(chǎn)工藝,還有一些智能高分子材料甚至能夠?qū)τ泻ξ镔|(zhì)進(jìn)行吸附,因此說,將智能高分子材料運(yùn)用到建筑工程中能夠?yàn)榫用裉峁└觾?yōu)質(zhì)和安全的生活環(huán)境。
自修復(fù)高分子材料,就是能夠自主進(jìn)行修復(fù)的材料,其中主要有熱固性樹脂、彈性體、橡膠、熱塑性樹脂等種類,建筑工程施工企業(yè)可以根據(jù)不同的建筑需求選擇相應(yīng)的智能高分子材料,不僅能夠有效地降低建筑工程施工的成本,還能夠提升建筑工程施工的質(zhì)量,綠色節(jié)能的智能高分子材料還能夠?yàn)橛脩籼峁└觾?yōu)質(zhì)安全的居住環(huán)境。
自修復(fù)型的智能高分子材料中利用了超分子的作用,在受到相應(yīng)的損傷后,能夠自主進(jìn)行可逆性的修復(fù),目前我國建筑工程施工中普遍應(yīng)用聚丙烯酸酯的自修復(fù)智能高分子材料,這種智能高分子材料的表現(xiàn)為支化的形式,并且在其支鏈中帶有一定的柔性,正是因?yàn)槭芷淙嵝詡?cè)鏈的影響,聚丙烯酸酯帶有一定的動(dòng)態(tài)性,而且這種智能高分子材料中又存在著大量的動(dòng)態(tài)氫鍵,所以聚丙烯酸酯在受到損傷之后能夠在極快的時(shí)間內(nèi)完成自我修復(fù)。經(jīng)過大量的研究,相關(guān)科研人員發(fā)現(xiàn)將聚丙烯酸脂進(jìn)行可逆性的加成反應(yīng),能夠得到苯乙烯-丙乙烯酸丁脂嵌段共聚物,經(jīng)過相應(yīng)的處理后,這種物質(zhì)具有極強(qiáng)的自我修復(fù)性,尤其在45℃下,這種材料能夠自我恢復(fù)到受損之前的90%以上。配體-金屬配合物的有效運(yùn)用也需要利用到超分子的作用,相關(guān)研究表明,在乙烯和丁烯低聚物的末端內(nèi)加入相應(yīng)的配體,能夠引發(fā)這兩種物質(zhì)之間發(fā)生配位反應(yīng),進(jìn)而產(chǎn)生一種超分子聚合物,當(dāng)這種物質(zhì)受到相應(yīng)的損傷時(shí),可以運(yùn)用紫外線的輻射將這種物質(zhì)分離,再將分離出的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為低聚物,這樣材料因?yàn)槭艿綋p傷產(chǎn)生的裂痕就會(huì)形成均一化,這時(shí)候再將紫外線撤去,分離出的金屬和配體就會(huì)重新發(fā)生配位反應(yīng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)超分子聚合物的自我修復(fù),這種超分子聚合物重新進(jìn)行配位反應(yīng)的速度相當(dāng)快,一般幾分鐘就可以完成重新配位。目前還有一種無規(guī)聚苯乙烯的智能高分子材料,這種智能高分子材料的側(cè)鏈中含有一定的咪唑基因,在這種智能高分子材料中加入一定的金屬鋅鹽,能夠使其具有極強(qiáng)的自我修復(fù)能力,在這種動(dòng)態(tài)的咪唑基因與金屬鋅鹽中的鋅離子發(fā)生超分子反應(yīng)后,在常溫環(huán)境中最多3h之內(nèi)就能夠使這種材料受損之前的性能恢復(fù)100%。
目前我國建筑工程施工中已經(jīng)廣泛地應(yīng)用導(dǎo)電智能高分子材料,這種智能高分子材料能夠?qū)崿F(xiàn)能量之間的相互轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)光能與電能之間的相互轉(zhuǎn)化,被廣泛地應(yīng)用于建筑工程中的能源和發(fā)生材料中,而利用電能與熱能在這種材料中的高效轉(zhuǎn)化能夠應(yīng)用于建筑保溫材料中。通過將這種導(dǎo)電高分子材料應(yīng)用到發(fā)光和能源材料中產(chǎn)生了PLED燈管,這種發(fā)光材料的改造和生產(chǎn)成本較低,并且具有良好的環(huán)保性能,將噴墨打印技術(shù)運(yùn)用到這種發(fā)光材料的生產(chǎn)改造中,能夠極大地提升PLED燈管的生產(chǎn)效率,使其生產(chǎn)改造的時(shí)間成本大幅降低。這種叫作PLED的發(fā)光材料具有較強(qiáng)的耐腐蝕性能,還具有較強(qiáng)的可塑性能,進(jìn)而能夠?qū)⑵渲圃斐筛鞣N各樣形式不一的發(fā)光材料,而且利用這種智能高分子材料制備出的發(fā)光材料還具有極高的發(fā)光性能,而且通過改變聚合物的結(jié)構(gòu)就能夠輕松地實(shí)現(xiàn)色彩和光強(qiáng)的調(diào)節(jié),因此說這種智能高分子材料的市場前景極為廣泛,而且這種智能高分子材料的生產(chǎn)改造原料也具有較強(qiáng)的可挑選性。利用這種導(dǎo)電智能高分子材料還能夠制備出聚對苯乙炔,這種智能高分子材料具有相當(dāng)良好的運(yùn)行性能,可以說是在聚合物太陽能電池研究領(lǐng)域中的一項(xiàng)重大突破。但是與傳統(tǒng)的太陽能電池相比,這種新型聚合物太陽能電池的運(yùn)行性能依然較低,因此相關(guān)的研究人員決定從提升聚合物導(dǎo)電性能入手進(jìn)行不斷研究,經(jīng)過多年的研究,研究人員制造出了一種具有較高運(yùn)行性能的導(dǎo)電聚合物,光能與電能之間的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到8%左右,而且較傳統(tǒng)的聚合物太陽能電池相比,這種新型的智能高分子材料的生產(chǎn)成本僅是其80%,后來相關(guān)研究人員又制備出了一種運(yùn)行效率達(dá)到10.6%的新型聚合物太陽能電池,這是在聚合物太陽能電池研究領(lǐng)域中的另一突破。所以說,將智能高分子材料運(yùn)用到建筑行業(yè)中,能夠?yàn)榻ㄖこ烫峁┯辛Φ纳a(chǎn)動(dòng)力。
目前建筑工程中運(yùn)用高分子技術(shù)的還有環(huán)境敏感型材料,這種智能高分子材料對于周邊的環(huán)境具有較強(qiáng)的敏感度,進(jìn)而根據(jù)周圍環(huán)境的變化發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)和變化。例如,我國建筑行業(yè)中普遍應(yīng)用聚丙烯酰胺材料,這種智能高分子材料內(nèi)部同時(shí)具有高密度范德華力和高密度氫鍵兩種相結(jié)構(gòu),在不同的溫度下,這兩種相結(jié)構(gòu)之間也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng),進(jìn)而呈現(xiàn)出不同的顏色。將這一特殊性能應(yīng)用到建筑外墻材料中,在溫度降低的時(shí)候,就會(huì)呈現(xiàn)出較深的顏色,進(jìn)而有效地提升建筑對于周圍熱量的吸收。當(dāng)溫度較高的時(shí)候,這種外墻材料就會(huì)呈現(xiàn)出淺色,進(jìn)而有效地減少建筑外墻材料對于熱量的吸收,實(shí)現(xiàn)建筑溫度的自我調(diào)節(jié)。目前有一種環(huán)境敏感型的智能高分子材料聚N-異丙基丙烯酰胺,這種智能高分子材料具有良好的熱至變色性能,這種材料內(nèi)部兩種相結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定溫度在31.5℃,這一溫度對于人員來說較為適宜,如果周圍溫度低于這一溫度時(shí),其內(nèi)部的氫鍵密度就會(huì)相應(yīng)的增大,這時(shí)候就會(huì)呈現(xiàn)出黑色的外表,對于周圍熱量的吸收能力就會(huì)大幅提高,進(jìn)而提升建筑內(nèi)部的溫度。當(dāng)溫度高于31.5℃時(shí),其內(nèi)部范德華力就會(huì)相應(yīng)的增加,進(jìn)而呈現(xiàn)出白色的外觀,對于周圍溫度和熱量的吸收能力就會(huì)大幅降低,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部溫度的降低,將這種智能高分子材料運(yùn)用到建筑外墻中,能夠?qū)崿F(xiàn)建筑內(nèi)部溫度的自我調(diào)節(jié),為用戶提供更為舒適的居住環(huán)境,還能夠大幅降低制冷和制熱過程中的能量消耗。聚N-異丙基丙烯酰胺還能夠隨著光照強(qiáng)度的變化呈現(xiàn)出不同的顏色,利用這一性能相關(guān)研究人員發(fā)明出了一種智能窗簾,當(dāng)光照強(qiáng)度較高時(shí),這種智能窗簾就會(huì)呈現(xiàn)出較深的顏色,進(jìn)而有效地降低屋內(nèi)紫外線的滲透。當(dāng)光照強(qiáng)度較低時(shí),這種由環(huán)境敏感型智能高分子材料制成的智能窗簾就會(huì)呈現(xiàn)出較淺的顏色,進(jìn)而為屋內(nèi)提供較適宜的光照。所以說,利用智能高分子材料的環(huán)境敏感特性制造出相應(yīng)的建筑材料,能夠?yàn)橛脩籼峁└鼮閮?yōu)質(zhì)和安全的使用體驗(yàn),創(chuàng)造出更為舒適的居住環(huán)境。
運(yùn)用智能高分子的特殊性能制造相應(yīng)的建筑材料,能夠有效地提升建筑工程的質(zhì)量,降低建筑工程施工的材料成本,還能夠?yàn)橛脩籼峁└鼮槭孢m和安全的居住環(huán)境,有效地提高建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,因此,智能高分子材料在建筑行業(yè)中具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用前景。