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具体来说,本书包含了新型功能材料的介绍,提供新型制备方法和功能材料的前沿应用,包括金属氧化物、导电聚合物、碳纳米管、盘状液晶二聚体、杯芳烃、冠醚、脱乙酰壳多糖和石墨烯。本书还讨论了这些材料的制备和表征, 涉及敏感化学电阻、光学和电子材料、太阳能制氢方法、超级电容器、显示器和有机发光二极管、功能吸附剂,以及抗菌剂开发和生物相容性层形成等内容,以及它们的应用领域和用途。
本书包括两个主要部分:第一部分 功能性金属氧化物:建筑,设计和应用,含第1-6章:1.基于金属氧化物,导电聚合物纳米复合材料和薄膜的对有毒化学品敏感的化学电阻;2.通过纳米浇铸制备介孔材料的合成方法;3.纳米结构的光学和电子材料喷雾热解;4.多功能尖晶石型纳米铁氧体生物医学应用;5.太阳能制氢基于TiO2和硅的异质结构;6.作为高性能电极材料的二氧化锰的电化学性能和CuO修饰的多壁碳纳米管。
第2部分 多功能杂化材料:基础与前沿,含第7-13章:7.盘状液晶二聚体:化学及应用;8.超分子纳米组装及其潜在应用;9.碳/基于混合复合材料作为先进电极的超级电容器;10.通过γ辐射技术合成、表征和应用新的架构共聚物;11.先进复合吸附剂:壳聚糖与石墨烯;12.抗菌生物聚合物;13.用于光伏应用的有机金属卤化物钙钛矿材料。
1.1天然硼酸复盐化合物天然硼酸复盐化合物可用来生产硼酸、硼砂、元素硼以及硼的其他化合物,为硼酸复盐化合物的人工合成提供原料,进一步生产出纯度高、性能好、功能广泛的硼酸复盐材料,如钠硼解石是制备硼酸钙的重要原料。
1.2人工合成硼酸复盐化合物得益于天然硼酸复盐化合物的应用价值,人们在探索硼酸复盐功能材料方面作了大量的研究工作,合成了许多性能优良的硼酸复盐晶体。目前为止,人们己经合成了一系列碱金属、碱土金属、两性金属及过渡金属等之间形成的复盐类型的硼酸盐。K2Ca[B4O5(OH)4]2•8H2O可采用水溶液法生长其单晶,用于制造彩色陶瓷和瓷釉[13]。K2Al2B2O7晶体是一种能用于紫外区的激光倍频晶体,是BO3基团晶体中唯一一种已经成功生长出大尺寸、高质量的能满足器件切割要求的晶体,采用顶部籽晶法生长。其透光范围宽,具有适中的双折射率,物化性能稳定,不潮解,易于机械加工等诸多的性能优良,是Nd:YAG激光器实现四倍频、五倍频输出的理想材料,在光通信、激光加工等领域有着重要的应用价值[14-15]。宋春荣等[16]对光学晶体KABO在相位匹配下的混频光学特性进行了理论计算和分析,讨论了KABO晶体的折射率与群速指数随光波长参数的变化,为用于产生紫外激光的实验研究提供了重要的理论依据。理论上,从碱金属K到过渡金属Fe两两结合可形成的复盐应该有21个种类,而从以上已合成出的复盐来看,同一类型复盐因有无结晶水、硼氧配阴离子结构不同等因素的影响而具有多种形式。可与过渡金属Zn结合的复盐Ca-Zn、Mg-Zn、Al-Zn及可与过渡金属Fe结合的复盐K-Fe、Ca-Fe、Na-Fe、Mg-Fe、Al-Fe、Zn-Fe并未合成出来,这说明复盐的合成受到金属还原性的影响。因此,硼酸复盐合成的发展空间依然很大,有待于依据已合成复盐的理论进一步探索和研究其它复盐的合成。
2稀土硼酸盐功能材料
2.1稀土金属硼酸盐功能材料稀土金属硼酸盐纳米材料是一类重要的发光材料。Schaak,RE[17]采用溶液前驱体路线合成了一系列纳米晶稀土硼酸盐REBO3(RE=Y,Nd,Sm,Eu,Gd,Ho);何伟等[18]利用溶胶-凝胶燃烧合成法制备了SmBO3粉体,可成为性能较好的针对1.06和10.6μm激光的激光光防护材料和滤光功能材料。陈雨金等[19]通过解理方法获得了Nd3+:LaB3O6微片激光器。(Y,Gd)BO3:Eu荧光粉在真空紫外(VUV)激发下有很高的发光效率,而被广泛应用于等离子体显示器红色荧光粉[20]。YangJ等[21]合成了LuBO3:Eu3+,其可调谐发光性能有潜力应用于荧光灯和场发射显示器。利用元素硼和稀土元素特殊的在材料抗磨减摩方面的作用及在摩擦表面生成复杂的边界膜机理,可将无机纳米微粒作为添加剂加入到油中改善油的摩擦学性能,如硼酸镧就是一类性能优异的极压抗磨添加剂[22]。
2.2金属和稀土金属复合硼酸盐功能材料随着光电子技术研究的深入,激光自倍频工作物质的研究成为国际激光非线性晶体生长研究的一个热点,而稀土倍频晶体是一类比较独特的晶体材料,因为稀土离子在配位结构上具有很大的相似性,它们相近的物理化学性质使得稀土离子在相互取代(部分或全部)时,不会导致晶体结构的突变,因而容易实现材料的改性。近年来,稀土复合硼酸盐倍频晶体在激光技术领域获得了广泛的应用,它们的共同特点是以BO3-3平面基团为基本结构单元,具有较大的非线性光学系数,应用非线性光学晶体实现固体激光器的频率转换,可以用来制作紫外及蓝绿光波段非线性光学材料[23-24]。
2.2.1掺一种稀土金属硼酸复盐在La2O3-Na2O-B2O3体系,Na3La2(BO3)3和Na3La9O3(BO3)8是两种性能优异的非线性光学晶体[25-26],侯碧辉等[27]对Na3La9O3(BO3)8进行了紫外-可见光-红外及太赫兹波段光谱测量,结果可知:该晶体在上述波段具有良好的非线性光学性质,尤其在太赫兹波段,可以用作窗口材料。在La2O3-CaO-B2O3体系中,La2CaB10O19(LCB)单晶[28]是一种优秀的非线性光学晶体材料,在此体系中合成出的有望应用于非线性光学领域的还有Ca3La3(BO3)5、Ca3La(BO3)3等。在Sm2O3-Na2O-B2O3体系中合成的Na3Sm2(BO3)3晶体[29]易溶于酸,在空气条件下能稳定存在,不易吸潮,倍频效应测试表明其具有非线性光学效应。在Gd2O3-CaO-B2O3体系中,GdCa4O(BO3)3晶体具有良好的非线性光学性能及透光波段宽、相位匹配范围大、损伤阈值高、不潮解等特点,可用于光学倍频、光学混频和光学参量放大,近年来已受到人们的广泛关注[30]。在Y2O3-CaO-B2O3体系中,YCa4O(BO3)3(YCOB)晶体是一种有效的SHG和THG的晶体材料,在性能和应用上类似于GdCOB晶体,被认为是具有良好应用前景的蓝绿光和UV波段光学倍频晶体。YAl3(BO3)4是在Y2O3-Al2O3-B2O3体系中发现的一种优良的激光基质晶体,具有较大的非线性光学系数,透过波段宽,它还是一种耐高温材料,具有很好的热导率和化学稳定性,李桂芳等[31]用固相反应法制备出性能良好的YAB透明陶瓷前驱粉体。张国云等[32]用高温固相法研制了MgB4O7:Dy和MgB4O7:Tb两种热释光材料,四硼酸镁磷光体是一种系统组织等效性较好的的材料,可望用作测量电离辐射剂量的个人剂量计材料。
2.2.2掺两种稀土金属硼酸复盐以上金属和稀土金属复合形成的非线性光学晶体可做为发光基质,当掺入Nd3+、Yb3+、Er3+、Eu3+、Tb3+等激活离子时,晶体同时具有激光和非线性光学性质形成自倍频晶体。在Na3La2(BO3)3中掺激活离子Nd3+可达到较高的掺杂浓度而不至于引起强烈的浓度淬灭效应,这主要由于Na3La2(BO3)3晶体结构中,La3+离子间距较大,稀土间相互作用较弱,从而有利于减弱浓度淬灭效应[33]。白晓艳等[34]采用顶部籽晶法生长出Nd3+:Na3La9O3(BO3)8晶体,812nm处较宽的吸收峰适合AlGaAsLD泵浦的吸收,有望成为一种潜在的自倍频晶体。当GdCOB中Gd3+被Nd3+取代后,能够发出1060nm的激光,成为能发绿光的自倍频晶体[35]。YAB中Y3+被Nd3+部分取代形成Nd:YAB晶体可作为自倍频材料在激光二极管泵浦的固体激光器中获得应用,Nd:YAB作为透明陶瓷材料的研究是一个全新的研究方向[36]。掺Yb3+的晶体在975nm附近有强吸收峰,它的吸收波长与InGaAs二极管激光器相匹配,可用于研制紧凑廉价的半导体激光抽运全固态激光器[37],如Yb:LCB、Yb:GdCOB、Yb:YAB、Yb:GAB。掺Er3+的Er:LCB晶体[38]在790nm和970nm附近存在的吸收对应于AlGdAs和lnGaAs激光二极管输出波长;Er3+离子发射的1.53μm激光对人眼安全,人体细胞组织对其发射的2.94μm激光强烈吸收,因此Er:GdCOB、Er:YAB等晶体在通讯和医疗等领域应用前景广阔[39]。由于Tb3+离子具有特征的绿色发射,所以选择铽作为激活剂来合成不同体系的绿色荧光粉一直是人们所感兴趣的课题,李其华等[40]采用高温固相反应法制备了Ca3La(BO3)3:Tb3+荧光体。张红国等[41]采用柠檬酸燃烧法制备Tb:YAB荧光粉。Dy3+和Eu3+做激活离子的VUV光粉的优势是可能实现一种激活离子在一个基质中发白光和红光,可用于无汞荧光灯中做灯用荧光粉[42],如Dy:LCB、Eu:LCB[43]。在稀土硼酸盐功能材料中,Nd3+、Yb3+、Er3+等是目前研究较多的稀土激活离子,在激光和荧光材料中具有广泛的用途。对Lu3+、Sc3+、Pm3+稀土离子的研究相对较少,因此,如何将这些稀土离子应用于光学材料、发挥其优良性能将成为今后的研究重点。
3展望
《功能材料》课程是材料物理专业的一门专业课程,以介绍光、电、磁、热等功能材料的组成、结构、性能、应用和发展动向以及隐身、梯度、纳米和智能等特种物理功能材料为主。在整个材料物理专业的本科教学过程中,《功能材料》起到承前启后的作用,复习加深学生对所学专业基础理论知识的理解,以及将所学理论知识运用到具体的功能材料上,对其结构和性能进行理论分析。另外,能够拓宽学生的知识面,开发学生的创新思维模式,对整个功能材料领域有一个较为全面的认识,为以后走向工作岗位和研究生学习提供方向指导。因此,本文以《功能材料》课程为研究对象,对转型高校课程教学改革的内容和方法进行初步探讨。
1教学内容改革
为适应应用型人才培养目标,加强学生的创新实践能力,需要对《功能材料》课程的教学内容作出相应的调整。教学内容应突出实用性,并且能够培养学生发现问题、思考和分析问题、解决问题的能力。因此,教学内容以材料的制备,以及“结构决定性能,性能决定应用”为主线对各类功能材料进行介绍。由于相关的理论知识已经在前期基础课程学习过程中进行了重点讲授,所以在本课程中对理论知识只是进行简单的复习,重点在于理论知识与实际生产生活相结合,注重培养学生理论知识的运用能力。另外,还要注重教学内容与学科发展前沿相结合,培养学生创新能力,使授课内容的具有先进性、趣味性和实用性,提高学生学习兴趣。同时,在课程内容的设置上,结合本地企业生产发展,使学生做到学以致用。例如:在学习《功能材料》课程的半导体材料章节时,可以结合洛阳光伏企业的生产发展现状,如粗硅的制备、提纯;单晶硅的拉制;多晶硅的铸锭;单晶硅和多晶硅片的生产过程,太阳能电池组件的生产;以及影响太阳能电池片效率的因素。通过分析整个太阳能电池的生产流程,学习了太阳能电池的原理,材料的合成过程,各项性能指标的测试,以及太阳能电池应用的实现。在通过分析生产过程的影响因素,利用所学知识,启发学生提出解决问题的方法。为以后在相关企业工作打下基础。
2教学方法改革
传统的填鸭式教学采用教师讲,学生听的教学方式,学生学习比较被动,缺乏学习兴趣和学习动力,参与度也不高。长此以往,毕业后学生在工作岗位上,不能进行独立思考,缺乏分析问题和解决问题的能力,甚至缺乏动手能力和创新能力。这样的毕业生无法满足工作岗位的能力需求,不能独立开展工作和解决实际问题,与应用技术型大学的培养目标不相符。因此,必须对传统的教学方法进行改革。首先,随着科技的发展,多媒体已经成为教学过程必不可少的辅助工具。它能将抽象的知识,直观的、形象的展现在学生的面前,更有利于激发学生的学习兴趣、主动性和积极性。但是,多媒体的运用并不是简单地将书本知识搬到多媒体上。而是要针对学生的具体情况对多媒体课件、音频和视频材料进行设计,这样就对任课教师提出了更高的要求,需要投入更多的时间和精力。第二,采用课堂小型报告会的形式,让学生参与到教学过程中,提高其学习知识的积极性和主动性。根据课程教学内容安排,通过让学生选取自己感兴趣的一种功能材料进行课外资料收集、整理,在课堂上给全班同学进行一次小型的报告会,听取报告的同学们可以自由的提出问题和讨论问题。这样的教学形式可以激发学生的兴趣,拓宽学生视野,使学生能够积极地参与到课堂教学中。另外,还锻炼了学生的胆量。第三,结合任课教师的科研进行讲解,一方面使学生对教师有更深入地了解,另一方面够激发学生学习兴趣,甚至参与科学研究的兴趣。
3考核方式改革
课程考核反映了学生的学习效果,为了实现应用型人才的培养目标,需要对课程考核方式进行相应的改革。将考核贯穿于整个课程教学过程中,采用平时成绩和期末成绩相结合的考核方式。提高平时成绩在综合成绩中所占的比重,包括课堂小报告的质量,出勤,平时作业,课堂表现等。增强学生平时学习的主动性和积极性,培养分析、解决实际问题的能力。
[关键词]功能材料;专业英语;工程教育认证;教学改革;工程技术型人才
经济全球化和文化全球化的快速发展,促进了人才的国际流通性。符合新时代要求的人才,需要具有国际视野和国际竞争力。为了提高工程科学技术人才的培养质量,使工程教育专业质量标准与国际接轨,我国于2016年成为《华盛顿协议》的缔约成员,工程教育专业认证不仅可以推动和发展我国的工程教育专业质量,国外先进的教学理念还可以弥补我国工程科学技术领域的教学不足,优化我国的工程科学技术人才队伍[1]。功能材料专业英语是功能材料专业的专业基础课程,侧重于功能材料专业英语知识、重点词汇、科技论文写作和专业阅读材料中英互译的教学。学生通过该课程的学习,可以掌握部分专业英语词汇,可以独立阅读功能材料专业相关的英文文献,撰写简单的英文专业论文摘要,为将来的学习和工作打下专业英语基础。但是,一般情况下,该门课程为32学时,在较短的时间内提高学生的专业英语水平难度较大。并且传统的教学内容、教学方式和考核方式没有办法充分调动学生的学习积极性,英语基础本就薄弱的学生在接触难度较大的专业英语时,容易产生畏难情绪。结合工程教育专业认证的要求,以学生为中心,以产出为导向,就这需要对传统的教学模式进行改革。包括对教学内容的改革,课堂角色的变换以及课程考核方式的改革[2-3]。
1教学内容的优化
以往的功能材料专业英语课程主要向学生介绍功能材料专业英语的重点词汇,科技论文的结构和写作方法。主要培养学生在阅读、理解、翻译和写作等方面的能力,使学生能够阅读专业相关的英文文献和资料,为后期的深造和工作打下英语基础。而在工程教育专业认证的背景下,功能材料专业的培养目标是将学生培养成能适应社会发展需要,具有社会责任感、有团队精神、有良好的交流能力和国际视野,能够使用工程基础与专业知识解决科学研究、技术开发、产品设计和生产管理中出现的复杂工程问题的高级工程技术型人才[4-5]。对照工程教育专业认证的要求,在课程的实施过程中仅仅培养学生的读写能力显然是不够的。要具有国际视野和良好的交流能力,听和说的能力也十分重要。所以在制定教学大纲时,统筹考虑学生听、说、读、写能力的培养,合理分配听、说、读、写四个方面的教学内容。在讲授专业知识的过程中,使用双语教学提高学生的听力水平,并鼓励学生大胆说英文。功能材料专业的学生在进入本科阶段后,只有第一学年有英语课程,学生说英语的机会很少,并且大多数学生基于各种原因不敢说英语、害怕说英语。在教学的过程中,要培养学生对专业英语知识的学习兴趣,引导其利用网络资源和校内图书馆资源获取最新的音视频材料,提高学生的听说能力,使其能够使用英语进行简单的专业知识交流和技术沟通,为后续的工作学习奠定基础。
2课堂角色的转变
在传统的课堂教学过程中,教学活动以教师为中心。工程教育专业认证要求以产出为导向,以学生为中心。要求教师在教学过程中提高学生的主观能动性,激发学生的学习热情。功能材料专业英语是一门集专业知识和英语于一体的课程,不仅要求学生掌握扎实的专业知识,还要求学生具有一定的英语听说读写能力。这就要求学生课前要对专业知识进行预习和复习,课后要进行广泛的英语听力练习和英文科技论文的阅读和翻译。课堂是教学育人的主渠道,教师要结合讲授法、互动教学法和任务驱动法提高学生的学习积极性和课堂参与度。在课堂教学过程中,要善于利用雨课堂和MOOC学习平台提高学生学习的积极性和主动性,采用启发式教学引入知识点,引导学生进行思考和讨论,突出教学重点和难点。建立课程学习QQ群,及时和学生进行问题交流,鼓励学生使用万方数据库、知网和webofscience进行专业资料检索。组织学生成立学习小组,模拟国际会议,开展课堂专题报告和学术交流。通过互换教学身份提高学生的学习积极性和课堂氛围,培养学生的团队合作精神,增强学生的交流沟通能力,锻炼学生收集材料、筛选材料、总结材料的能力。同时提高学生的英语口语表达能力,提高学生的专业自信。使得学生通过该门课程的学习,不仅可以掌握功能材料专业英语的重点词汇,掌握专业英语的基本翻译技巧和写作技巧,还可以获取检索专业资料的能力,利用所学专业英语知识进行学术沟通和交流的能力。
3考核方式的调整
传统的课程考核总成绩包括期末考试卷面成绩和平时成绩两部分,其中平时成绩占30%,期末考试成绩占70%。平时成绩主要包括考勤、平时作业和课堂表现,期末考试主要考察学生的读写能力,这样的考核方式没有办法考察学生的听说能力,也不能全面而真实地反映学生的学习效果和学习质量。并且以期末考试为主的考核方式,容易让学生忽略平常的学习,导致考前突击、临时抱佛脚的考前现象。降低期末考试的比重,将课堂英语互动、英语专题演讲和学生收集、整理、分析资料的能力纳入考察范围,可以有效地激发学生的学习兴趣和课堂参与度,从而提高教学质量。帮助学生克服畏难情绪,成为学习的主角,主动参与教学过程。给学生营造良好的学习氛围,教学相长,让教学过程成为双方主动介入的过程。
4结语
工程教育专业认证是我国高等教育的必然趋势,推动着工程教育改革的步伐。工程教育专业认证体系以学生为中心的理念,打破了传统的教学模式,需要教师优化教学内容,改进教学方法,调整考核方式,激发学生的学习热情,提高学生的主观能动性,增强学生的沟通能力和解决问题的能力,培养学生求是的科学态度和求实的科学精神。
参考文献
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[4]周弟,宁春花,左晓兵.《功能高分子材料》双语教学实践[J].教育教学论坛,2015,30:113-114.
1聚离子液体的特征
1.1离子液体的强极性溶剂特征离子液体的离子性表现为离子基团间的相互作用力为电荷问的库仑作用力,而一般分子溶剂为分子问的范德华引力。因此离子液体具有几乎不挥发的特征,这一方面可以减少对环境的污染而被视为绿色溶剂。同时在很宽的温度范围内处于液体状态,离子液体作为溶剂时扩大了操作和控制的温度范围。另外,离子液体的可电离特征使得离子液体具有良好的导电性而在电化学领域有着重要应用。离子液体的可电离性使得离子液体作为溶剂具有强极性溶液的特征。水是典型的极性溶剂。表面活性剂在水溶液中能形成胶束等复杂的超分子自组装结构。表面活性剂在强极性有机溶剂中形成胶束结构也有报道[2]。类似地,聚合物非离子表面活性剂Pluronic1.61、L64和F68在离子液体1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐中也能形成胶束结构。进一步研究表明,聚乙二醇脂肪醚类非离子表面活性剂(CiEj,其中i表示脂肪醇的碳链长度,j表示聚氧乙烯单元数)在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中形成胶束结构时,其临界胶束浓度与脂肪链长度和聚乙二醇单元数之间的关系与该类非离子表面活性剂在水溶液中形成胶束结构具有类似的变化趋势,即随i的增加其CMC降低而随j的增加其CMC升高。但表面活性剂在该离子液体中的CMC高于其对应的水溶液中的CMC值。这可归因于离子液体对表面活性剂疏水碳链的溶剂化作用比相应的水分子要弱得多。
1.2离子液体的有机溶剂特征一方面,离子液体不但能替代传统的水-有机溶剂-表面活性剂三元系统中的水形成新型的微乳液系统。另一方面,随着阴、阳离子有机基团的增大,电荷密度的降低,电荷对称性的降低,离子液体表现出有机溶剂的特征。离子液体具有非极性有机溶剂的特征,它能替代传统的水-有机溶剂-表面活性剂三元系统中的有机溶剂形成另一种新型的微乳液。疏水性离子液体1-丁基-3-乙基-咪唑六氟磷酸盐与水溶液组成互不相溶的两相系统,在对应的离子液体-水-非离子表面活性剂三元相图中存在明显的两相区。而非离子表面活性剂在水和离子液体中具有浊点分相现象,在温度低于其对应的浊点时具有较大的互溶度。因此,在靠近表面活性剂的区域形成单相区。随着表面活性剂和离子液体浓度的降低,单相区微乳液的类型由离子液体包水相(A)转变为双连续相(B)和水包离子液体相(C)。
2聚离子液体的合成
2.1一般聚离子聚硫酸乙烯(或称聚乙烯硫酸,PVS)和顺丁烯二酸与甲基丙烯酸的共聚物是代表性的具有辐射防护作用的聚离子。其结构式如下:聚硫酸乙烯:能加速胺照骨髓干细胞的恢复。注射0.25mg/鼠,其效果以恢复指数(TR)表示,即用药物的受照射骨髓每103个生血细胞中CFU数与不用药的受照射骨髓中CFU数的比率。一些合成聚离子具有升高外周血中造血干细胞或单核样细胞的作用。然而,如丙烯酸、甲基丙烯酸等的高聚物是有机玻璃或硬塑料的原料,在体内难以代谢和排出。因而,用以作辐射防护药研究的不多。近年来,从药物设计的观点出发,利用高分子化合物于医药领域,即所谓高分子担持药(drugincludingpolymers)的研究有较大的进展,在辐射防护药方面,将有效的氨巯基类分子引入高分子或以交联的形式形成共聚物,以期达到长效目的的研究有所报道。但大多未有深入的研究,这里主要介绍离子型共聚物的辐射防护效果[4]。
2.2聚离子液体的合成聚离住子液体(ionicliquids)是由带正电的有机阳离子及带负电的阴离子所组成的盐类,并且在100℃以下呈现液态的有机熔盐。其具有宽广的电位、熔点范围广、低蒸气压、低毒性、不易挥发、高极性、热稳定性佳,在一些反应中具有催化性,可回收再使用,即使在高温真空系统中也不易损失,并且易于保存,可减少对环境造成的污染,因此有绿色溶剂(greensolvent)之称,目前已广泛应用于电化学、催化和分离萃取等各领域。用聚合物基质把治疗性因子包裹起来不仅可以保护药物的稳定,还可以持续释放,尤其是小颗粒材料,如微球体和微胶囊有较好的应用前景,设计的小颗粒允许重复用药,既可以经过注射也可以通过口服途径给药。微胶囊和微球体形式的聚合物运输载体系统已经成为药物科学的研究焦点。用生物可降解聚合物制备胶囊和微球体可以避免用药后手术清除载体材料(如壳聚糖、藻酸盐和黄酸盐)、合成性生物可降解聚合物,如乳酸和羟基乙酸的共聚物、乳酸和酰胺的共聚物等聚合材料都到广泛的研究。此外,不同阴、阳离子的组合,亦会对离子液体的物、化性质产生明显的不同;主要是阳离子的对称性愈低,会影响晶体的堆栈性,使熔点降低,而分子间的氢键会使熔点提高;阴离子会影响离子液体的酸碱度,故可以改变不同的阴离子来调控离子液体的酸碱度。离子液体在酯化反应中扮演着催化剂与溶剂的角色,因而可以减少使用大量的有机溶剂。离子液体可具有路易斯酸或布忍斯特酸的特性,因此有液体酸催化剂的高密度反应活性。然而离子液体在反应中是均相,但在反应结束后会与产物分离,因而可以很容易将产物分离出来,剩下的离子液体即可继续重复使用[6]。聚离子液体是将一般离子液体加以聚合起来,其具有阳离子或阴离子重复单位的聚合链及独特性的大分子结构。聚离子液体不只有一般离子液体的优点,其加工性、耐久性与机械稳定性更是优于一般离子液体。聚咪唑离子液体具有容易制备、耐高温、无污染及催化活性高等特点,因此聚离子液体是可以作为一种新型的催化剂,是可大量生产且对环境无污染的化工材料,并使用于酯化反应中有很好的应用前景。
3聚离子液体合成的功能材料应用
双阳离子离子液体单体对于所使用的这五种菌都没有抑制的能力,而双阳离子聚离子液体对金黄色葡萄球菌及白色念珠菌的抑制效果较佳,对大肠杆菌、枯草杆菌及绿脓杆菌是没有抑制效果的,推测其原因可能与聚合物的电荷密度较单体高,有助于与菌体的吸附作用,以利抗菌作用,而对于革兰氏阳性菌与真菌的抑制效果较好,可能与革兰氏阳性菌、真菌、革兰氏阴性菌的细胞壁结构组成不同有关,革兰氏阳性菌的细胞壁主要成分为肽聚醣和台口酸组成,而真菌主要多为基丁质所组成,革兰氏阴性菌则是由肽聚醣、脂蛋白、外膜与脂多醣类等物质所组成,相较下后者的细胞壁较复杂,而影响了抗菌的结果。当分子量越高时,穿透细胞壁会更困难,尤其是对于革兰氏阴性菌。对于白色念珠菌的抑制结果推测原因当化合物末端阳离子为1-甲基吡咯烷结构时抑菌效果较末端阳离子为芳香环佳因共振使芳香环电荷分散降低抑菌效果,而末端阳离子为三乙基胺时因三乙基胺比环状结构能较有力的进入细菌的细胞内使细胞膜内物质外漏造成细菌死亡,使抑菌效果较佳。烷基碳链的长短和改变阳离子的种类都会影响抗菌能力,碳链增加时,抗菌性能也随着增加。改变不同阳离子时,电荷密度较集中的化合物对于抗菌能力有较好的效果。双阳离子聚离子液体的制备容易,成本低,耐高温,其热裂解温度最高可达到268℃,对热的安定性高,未来能够应用于须经高温制造之容器与包材中,可减少添加在产品中的防腐剂成分,降低消费者使用产品后有过敏的现象发生。
4结论