聚合物梯度材料的构筑及性能研究

摘要

聚合物梯度材料是成分或结构在某一维或多维方向上连续或准连续变化的具有复合功能的聚合物基材料。其梯度结构赋予了材料独特的优势，如：可调控成分的空间分布、可避免界面应力和兼容多种性能等。聚合物梯度材料连续变化的性能可满足多种使用需求，在航空航天、生物医药、电子信息、机械工程等领域都有广泛的应用。本文根据梯度的变化维度将其分为一维、二维和三维聚合物梯度材料，分别介绍了三种材料的制备方法、性能优势及应用领域。一维聚合物梯度纤维的梯度折射率提高了光纤传输的速度和距离，有助于光通信领域的发展。二维聚合物梯度材料主要分为涂层和薄膜材料，可通过表面修饰和场梯度的方法制备梯度结构，得到的梯度表面可提供一种高通量的平台来研究和优化材料与生物之间的相互作用。三维聚合物梯度材料包括聚合物梯度交联网络材料、聚合物梯度填充复合材料和聚合物梯度结晶材料，梯度结构可提高其力学性能、改善应力集中，拓展了聚合物在机械工程和生物医用领域的应用。最后，对聚合物梯度材料的制备、表征及应用等方面存在的挑战做出展望。