生態環境材料

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　　生態環境材料是指那些具有良好的使用性能和優良的環境協調性的材料。良好的環境協調性是指資源、能源消耗少，環境污染小，再生迴圈利用率高。生態環境材料是人類主動考慮材料對生態環境的影響而開發的材料，是充分考慮人類、社會、自然三者相互關係的前提下提出的新概念，這一概念符合人與自然和諧發展的基本要求，是材料產業可持續發展的必由之路。生態環境材料是由日本學者山本良一教授於20世紀90年代初提出的一個新的概念，它代表了21世紀材料科學的一個新的發展方向。

　　人類的生產過程從材料的生產-使用-廢棄的過程來看，可以說是將大量的資源提取出來，又將大量廢棄物排回到自然環境的迴圈過程，人類在創造社會文明的同時，也在不斷的破壞人類賴以生存的環境空間。傳統的材料研究、開發與生產往往過多的追求良好的使用性能，而對材料的生產、使用和廢棄過程中需消耗大量的能源和資源，並造成嚴重的環境污染，危害人類生存的嚴峻事實重視不夠。

　　生態環境材料是在人類認識到生態環境保護的重要戰略意義和世界各國紛紛走可持續發展道路的背景下提出來的，是國內外材料科學與工程研究發展的必然趨勢。

　　生態環境材料研究的主要方向有:

　　①減少人均材料流量，減少材料集約化程度;

　　②減少壽命周期中的環境負荷，使用生態化的生產工藝;

　　③開發天然能源，使用藏量豐富的礦物和天然材料;

　　④避免使用有害物質，使用"清潔"材料;

　　⑤使用長壽命材料，強化再生利用，強化生物降解性；

　　⑥修複環境，強調生態效率(性能一環境負荷比);

　　⑦環境負荷小的高分子合金設計;

　　⑧可再生迴圈高分子材料的設計;

　　⑨完全降解高分子材料設計;

　　⑩高分子材料加工和使用過程中產生的有害物質無害化處理技術。

　　生物降解材料是20世紀80年代後由於環境和能源之間的矛盾凸顯而發展起來的一種新型高分子材料 。它是指在一定條件下、一定時間內能被細菌、黴菌、藻類等微生物降解的一類高分子材料。真正的生物降解高分子在有水存在的環境下，能被酶或微生物水解降解，從而使高分子主鏈斷裂，分子量逐漸變小，以致最終成為單體或代謝成二氧化碳和水。

　　長壽命高分子材料的開發是未來高分子材料重要研究內容之一，但是應根據用途和是否對環境產生深遠影響進行綜合研究 。通過延長高分子材料的使用壽命，從而提高資源的利用率，降低資源開發速度。目前日本在長壽命高分子材料研究方面處於領先地位，日本出興光產公司開發了長壽命藍光和綠光有機發光材料 ，此材料改進了藍光有機發光材料的分子結構，因而得到電流發光效率為9 cd/A，半壽命為223 000 h，不僅改進了綠光有機發光材料的色純度，而且提高了壽命。蘭偉等 對用於長壽命熱電池的氣相SiO，複合保溫材料進行了研究。其所研製的保溫材料在500~C，密度為0.265 g/em 時，導熱繫數0.0629W/(Ill·K)，接近美國同類材料Min-K的水平。

　　人工製造的具有生物功能、生物活性或者與生物體相容的材料稱為仿生物材料。仿生物材料在生物兼容性的基礎上，從材料的製備到應用都與環境、人體有著自然的協調性。已經研究開發的仿生物材料主要有生物陶瓷及其複合材料、組織工程材料和仿生智能材料等。組織工程材料是用於取代某些生物體組織器官或恢復、維持以及改善其功能的一類仿生物材料。常見的組織工程材料包括組織引導材料、組織誘導材料、組織隔離材料、組織修複材料和組織替換材料等。仿生智能材料是指能模仿生命系統，同時具有感知和驅動雙重功能的材料。仿生智能材料剛剛出現十餘年，但已經發展成為生物材料領域最引人註目的研究熱點之一。目前主要有智能高分子凝膠材料、智能藥物釋放體系以及仿生薄膜材料等。

　　生態環境材料經過十幾年的發展和研究，以下幾點已為世界公認:① 材料的環境性能將成為2l世紀新材料的一個基本性能;②用LCA方法評價材料產業的資源和能源消耗、三廢排放等將成為一項常規的評價方法;③結合資源保護、資源綜合利用，對不可再生資源的替代和再資源化研究將成為材料產業的重要發展方向;④各種生態環境材料及其產品的開發和廣泛應用是其發展的重點。

　　高分子生態環境材料未來的發展方向是:① 開發高效生產技術，使高分子材料精細化、功能化、高性能化以及生態化;②優化設計，根據各種高分子材料製品用途進行可降解或長壽命高分子材料的設計;③探討與環境協調的再生迴圈方法，使高分子材料廢棄物變廢為寶，實現資源再生利用。

　　總之，生態環境材料必將成為未來新材料的一個重要分支，作為跨材料科學、環境科學以及生態科學等學科的新型材料，在保持資源平衡、能源平衡和環境平衡，實現社會和經濟的可持續發展等方面將起到非常重要的作用。如果在生產和生活中廣泛使用該類材料，就可以實現社會的可持續發展，使資源和能源得到有效的利用，使我們的生產和生活環境得到有效的保護。該類材料代表著科學技術發展的方向和社會發展進步的趨勢，必將對人類社會進步起到巨大的推動作用。