Анализ передовых направлений и тенденций развития в области исследования полимерных материалов
Thread Content
Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем ljtjbx 3 августа 2015 года в 13:39. Актуальные направления и тенденции развития полимерных материалов: 1. Общеприменяемые полимерные материалы развиваются в направлении повышения их производительности, увеличения функциональности, снижения уровня загрязнения и сокращения затрат на производство. К общеприменяемым полимерным материалам относятся пластики, резины, волокна – то есть синтетические полимеры – а также краски, клеи и другие специализированные полимерные материалы. Высокая производительность, многofункциональность, низкая стоимость и низкий уровень загрязнения (экологичность) – вот ключевые тенденции в развитии универсальных синтетических полимерных материалов. В области исследований полиолефиновых смол стремятся добиться высоких показателей качества и снижения затрат за счёт разработки новых катализаторов для полимеризации, а также изучения технологий получения кополимерных сплавов полиолефинов в реакторах. Направления исследований в области высокопроизводительных инженерных пластмасс сосредоточены преимущественно на разработке материалов, сочетающих высокие характеристики и удобство обработки. Путем молекулярного и материаловедческого проектирования проводится глубокое и систематическое исследование основных химических и физических проблем при изготовлении полимерных материалов на основе арильных гетероциклов, изучаются их многоуровневая структура и методы её контроля, выявляются сущностные связи между структурой и свойствами, а также ищутся материалы, подходящие как с точки зрения технологий обработки, так и с точки зрения высоких эксплуатационных характеристик. В области синтетических каучуков высокие характеристики каучука достигаются путем исследования методов синтеза, технологий химической модификации, технологий смешивания для модификации, технологий динамической вулканизации и технологий повышения совместимости, технологий формирования взаимопроникающих сетей, а также технологий модификации концов молекул. В области синтетических волокон исследования и разработка специальных высокопроизводительных волокон, функциональных, дифференцированных и эстетически привлекательных волокон по-прежнему являются важным направлением. В то же время исследования и разработки биологических волокон, нановолокон и волокон на основе новых полимеров также являются важными направлениями в области изучения волокон. В области красок и клеев двумя основными направлениями развития являются экологически чистые краски и клеи, а также краски и клеи с высокими характеристиками, предназначенные для использования в специальных условиях. 2. Материалы на основе функциональных полимеров развиваются стремительно, а сфера их применения постоянно расширяется. Все больше таких материалов переходит от стадии научных изобретений и открытий к практическому использованию. В области органических/полимерных фотоэлектронных информационных материалов функциональные полимеры, обладающие свойствами, связанными со светом, электричеством и магнетизмом, являются важными носителями информации в новом поколении информационных технологий. В XXI веке они будут играть чрезвычайно важную роль в развитии всей информационной технологии. Особое внимание и потенциал для прорывов имеют такие важные направления, как органические/полимерные материалы для дисплеев, в частности материалы с электрофлуоресцентными свойствами, полимерные материалы для хранения данных с чрезвычайно высокой плотностью, а также полимерные биосенсорные материалы. Кроме того, существуют задачи проектирования, моделирования и расчёта новых функциональных полимерных материалов, их синтеза и сборки, а также создания молекулярно-наноструктур. Исследования сборки полимеров, их самосборки, а также применения в молекулярных электронных устройствах. В области биомедицинских материалов общей тенденцией развития является переход от простых имплантатов к возможностям регенерации и восстановления живых тканей и органов ； От хирургических повреждений большой площади к лечению с минимальным вмешательством ； От временного восстановления тканей и органов к постоянному восстановлению и замене ； От медленного высвобождения лекарств к контролируемому и целенаправленному высвобождению. Основной акцент в исследованиях биомедицинских материалов делается на проектировании материалов и имплантатов с учетом биологических принципов, что позволяет придать им биологическую структуру и функции ； Научные основы надежного тестирования биобезопасности материалов и прогнозирования их долговечности ； Современные методы производства. В области материалов для адсорбционного разделения основное внимание в развитии разделительных мембран уделяется изучению способов получения полимерных разделительных мембран, механизмов их формирования и взаимосвязи этих процессов с структурой полимеров. Это позволяет прогнозировать свойства мембран, регулировать и оптимизировать их функции ； Благодаря интеграции мембран для разделения с биохимическими технологиями достигается органическое сочетание прочности и обрабатываемости синтетических полимерных мембранных материалов с особым избирательным свойством и биологической активностью натуральных биомембран. Для сорбционных смол используются не биологические лиганды напрямую, а вместо этого путем имитации процессов аффинности и множественных эффектов сверхмолекулярной химии (молекулярного распознавания) разрабатываются высокоселективные сорбционные смолы с свойствами молекулярного распознавания. Это имеет важное теоретическое значение и практическую ценность. Дизайн и синтез новых полимерных материалов на основе технологии импринтинга, а также исследование их способности к селективной сепарации также являются важными направлениями развития. 3. Все большее внимание уделяется согласованному развитию науки о полимерных материалах, ресурсов и окружающей среды. Синтетические полимерные материалы, производимые на основе нефтяных ресурсов, находят широкое применение. Они обеспечивают нам удобства, но в то же время способствуют загрязнению окружающей среды. К тому же через 50 лет мы столкнемся с угрозой постепенного исчерпания нефтяных ресурсов. Таким образом, натуральные полимеры, получаемые на основе возобновляемых животных, растительных и микробных ресурсов, могут стать основным сырьем для производства полимерных материалов в будущем. Самыми обильными ресурсами среди них являются целлюлоза, лигнин, хитин, крахмал, различные белки животных и растений, а также полисахариды. Они содержат множество функциональных групп, которые позволяют модифицировать их с помощью химических и физических методов для получения новых материалов. Кроме того, их можно разложить с помощью химических, физических и биотехнологических методов на мономеры или олигомеры, которые могут использоваться в качестве сырья в химической промышленности. Для решения проблемы загрязнения окружающей среды, с одной стороны, исследования биоразлагаемых полимерных материалов стали актуальной темой, а с другой стороны, восстановление и использование отходов полимерных материалов также является важным направлением исследований. Биоразлагаемые полимерные материалы стремительно развивались в конце XX и начале XXI века. В частности, некоторые развитые страны и компании вложили огромные средства в исследования и разработку таких материалов, что принесло значительные результаты. Биоразлагаемые полимерные материалы должны обладать хорошими свойствами при формовке и использовании, легко разлагаться по окончании срока службы, а также иметь приемлемую стоимость. А реализация переработки отходов полимерных материалов и создание «зеленых» технологий для их использования являются глобальными стратегическими задачами, которые необходимо решить для защиты экологической среды человека, обеспечения полного использования ресурсов и гарантии устойчивого экономического и социального развития. 4. Исследования в области обработки полимерных материалов постоянно расширяются и углубляются. Конечные эксплуатационные свойства полимерных материалов во многом зависят от формы, которую они приобретают после обработки и формовки. Формы полимеров в основном включают кристаллическую структуру, ориентацию и т. д.; многофазные полимеры также имеют фазовые формы (например, шары, пластины, стержни, волокна и т. д.). Форма полимерных изделий в основном формируется в процессе обработки под действием сложного температурного поля и внешних сил. Поэтому изучение процессов формирования, развития и регулирования структуры полимерных материалов под действием внешних факторов в процессе их обработки, а также достижения определенной структуры в конечном итоге имеет важное значение для фундаментальных исследований в области полимерных материалов, а также для разработки новых методов их обработки и формовки. Это способствует созданию полимерных материалов с повышенными характеристиками, композитных, многофункциональных, дешевых и экологически чистых. В настоящее время основным направлением исследований в этой области является изучение закономерностей формирования и изменения структуры материала в процессе его обработки и формовки с целью контроля над его формой ； Исследование новых принципов обработки и разработка новых методов обработки. Кроме того, обработка функциональных полимерных материалов и материалов с самоорганизующимися супрамолекулярными структурами становится новой областью исследований. Например, с помощью новых методов обработки создаются структуры различных микро- и наноразмеров, которые применяются в таких областях, как фотоэлектрические устройства. 5. Взаимосвязь между наукой о полимерных материалах и другими дисциплинами постоянно усиливается. Сочетание науки о полимерных материалах с биологией, биотехнологиями, химией, физикой, информатикой, экологией и т. д. способствует не только развитию самой науки о полимерных материалах, но также расширяет сферу их применения. Например, биомиметические полимерные материалы, имитирующие структуру организмов или их определенные функции, являются важным путем развития биоматериалов. Исследование электронных процессов в органических/полимерных материалах способствует тесному сочетанию науки о органических полимерах и информатики, превращая электронику на основе органических пластиков в важное направление исследований. Развитие современных методов исследования, таких как сканирующая пробная микроскопия и микроскопия с чрезвычайно высоким разрешением, позволило глубже изучать органические/полимерные наноматериалы.
Современное состояние развития полимерной промышленности в нашей стране и меры по его улучшению. С момента начала реформ и открытия страны её внешняя торговля постоянно расширялась. Вступление в ВТО предоставило отечественным компаниям дополнительные возможности для справедливой конкуренции. Китай уже стал крупной торговой державой. Но крупная торговая держава — это не обязательно сильная торговая держава, и проблемы, существующие в нашей внешней торговле, требуют нашего пристального внимания. Анализ текущей ситуации и разработка стратегий имеют явное значение: анализ состояния внешней торговли. С макроуровня можно отметить следующие четыре особенности внешней торговли нашей страны: 1. Общий объем импорта и экспорта постепенно увеличивается. Согласно статистике Министерства коммерции, объем внешней торговли Китая вырос с 20,64 миллиарда долларов в 1978 году до 620,77 миллиарда долларов в 2002 году. В 2003 году общий объем импорта и экспорта достиг 851,21 миллиарда долларов, что является новым рекордом. 2. Изменилась структура экономических и торговых отношений, но по-прежнему основу экспортной продукции составляют трудоемкие товары, а добавленная стоимость в промышленности невысока. В качестве примера можно привести Соединенные Штаты — важнейшего торгового партнера Китая (с учетом транзитной торговли этот показатель составляет более 25% от общего объема торговли Китая с другими странами). По данным Министерства торговли США, в 2002 году среди пяти основных категорий товаров, экспортировавшихся Китаем в США, были: различные изделия (18,44%), офисное оборудование и устройства для автоматической обработки данных (11,7%), устройства для телекоммуникаций, а также для записи и воспроизведения звука (10,74%), обувь (8,7%) и электрооборудование (8,09%). Судя по данным, структура экспорта Китая в США, в которой доминируют текстильные изделия и одежда, начинает меняться: доля экспорта продукции в области компьютеров и связи увеличивается. Однако, согласно статистике Министерства коммерции Китая, основным способом экспорта высокотехнологичной продукции из Китая по-прежнему является обрабатывающая торговля. По-прежнему преобладают трудоемкие товары, а добавленная стоимость в промышленности невысока. 3. Чрезмерная концентрация торговых партнеров и недостаточная устойчивость к рискам. Торговые партнеры нашей страны по-прежнему в основном сосредоточены в Евразии и Америке, в частности, среди немногих крупнейших экономик мира — три лидера являются Япония, США и ЕС; объем торговли с этими тремя странами составляет почти половину от общего объема. Такая структура торговли не обладает достаточной устойчивостью к рискам. Ярким примером этого является то, что в последнее время из-за экономического спада у нескольких ключевых торговых партнеров Китая была проведена консервативная торговая политика, что существенно повлияло на объем его внешней торговли. К 2003 году профицит внешней торговли Китая составил 25,54 миллиарда долларов, что на 16,1% меньше по сравнению с предыдущим годом. 4. Традиционные отрасли с преимуществами сильно зависят от международного рынка. Традиционными преимущественными отраслями нашей страны являются отрасли, требующие большого количества рабочей силы. В последние годы на международном рынке товаров этих отраслей наблюдается спад. Это явление обусловлено тремя основными причинами: (1) быстрое развитие новых экономик, что оказывает влияние на экспортную торговлю нашей страны; например, Мексика оказывает влияние на текстильную промышленность нашей страны ； (2) Развитые страны ограничивают импорт из соображений собственных интересов: например, Соединённые Штаты ограничивают импорт для защиты своей внутренней промышленности, а Евросоюз — в интересах новых членов ； (3) По мере укрепления экономического потенциала Китая иностранные страны отменяют преференциальные условия в отношении него. Если ЕС решит отменить систему преференций для шести категорий наших продуктов, таких как молочная и яичная продукция. Совокупный эффект действия этих трех факторов приводит к тому, что страны Европы и США постоянно выдвигают обвинения в демпинге в отношении различных китайских товаров. Это сильно влияет на экспорт Китая, и в некоторых отраслях, обладавших преимуществами, наблюдаются признаки ухудшения ситуации. С микроуровня анализа, отечественные предприятия в сфере внешней торговли обладают следующими тремя особенностями: 1. Недостаток кадров в области международной торговли и международных финансов приводит к тому, что предприятия сталкиваются с более высокими управленческими рисками. Некоторые эксперты прогнозировали, что после вступления Китая в ВТО дефицит кадров в сферах внешней торговли и финансов составит примерно 200 тысяч человек. По мере того как все больше компаний получат разрешения на импорт и экспорт, этот дефицит будет только увеличиваться. В таких условиях всегда существуют компании, которые не могут найти необходимых им специалистов, и поэтому вынуждены сталкиваться с двумя дополнительными рисками: (1) риски, связанные с незнанием правил ВТО ； (2) Риски, связанные с недостатком финансовых знаний. Если невозможно избежать этих двух видов рисков, компания может понести катастрофические потери. 2. Асимметрия информации приводит к хаотичной конкуренции. Экспортным компаниям трудно предсказать, каков объем рынка, на который они собираются выйти, и сколько у них будет конкурентов. Но противоположная сторона ситуация иная: она в принципе может выяснить объем производства данного товара в стране-импортере. Например, если китайская компания хочет экспортировать мебель в США, она не знает, сколько производителей мебели во всем мире будут поставлять её в США. Однако американская сторона может легко выяснить объем производства мебели в Китае с помощью обычных источников информации, если захочет импортировать мебель из этой страны. Серьезным последствием такой асимметрии информации является хаотичная конкуренция в отрасли: увидев высокий объем экспорта того или иного товара в прошлом году, все начинают его производить, в результате чего возникает большой избыток продукции, происходит снижение цен, что приносит выгоду импортерам. В еще более серьезных случаях это может стать предлогом для применения мер против демпинга, что приводит к цепной реакции подобных мер в разных странах и полному потере доступа на международный рынок. 3. Недостаточные возможности в области исследований и разработок препятствуют выходу китайских продуктов на международный рынок. 10 лет назад Китай вёл упорную борьбу за рынок бытовой техники, и многие отечественные производители смогли завоевать подавляющую долю рынка благодаря преимуществу в ценах. К сожалению, позже отрасль бытовой техники в нашей стране в процессе конкуренции с аналогичными отраслями всегда использовала ценовую войну в качестве последнего средства для достижения победы, игнорируя необходимость инноваций в продуктах. В результате, когда зарубежные производители бытовой техники с более высокими характеристиками вернулись на наш рынок, они сразу же захватили значительную долю рынка. Эту ситуацию можно применить и к другим отраслям. Нередко китайские предприятия, занимающиеся внешней торговлей, сталкиваются с отказом из-за несоответствия техническим требованиям. К тому же из-за уровня технологий нашим продуктам трудно проникнуть в высококлассные серии. Недостаточные возможности в области исследований и разработок также приводят к тому, что добавленная стоимость продукции китайских предприятий остается низкой.