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具體來說,本書包含了新型功能材料的介紹,提供新型制備方法和功能材料的前沿應用,包括金屬氧化物、導電聚合物、碳納米管、盤狀液晶二聚體、杯芳烴、冠醚、脫乙酰殼多糖和石墨烯。本書還討論了這些材料的制備和表征, 涉及敏感化學電阻、光學和電子材料、太陽能制氫方法、超級電容器、顯示器和有機發光二極管、功能吸附劑,以及抗菌劑開發和生物相容性層形成等內容,以及它們的應用領域和用途。
本書包括兩個主要部分:第一部分 功能性金屬氧化物:建筑,設計和應用,含第1-6章:1.基于金屬氧化物,導電聚合物納米復合材料和薄膜的對有毒化學品敏感的化學電阻;2.通過納米澆鑄制備介孔材料的合成方法;3.納米結構的光學和電子材料噴霧熱解;4.多功能尖晶石型納米鐵氧體生物醫學應用;5.太陽能制氫基于TiO2和硅的異質結構;6.作為高性能電極材料的二氧化錳的電化學性能和CuO修飾的多壁碳納米管。
第2部分 多功能雜化材料:基礎與前沿,含第7-13章:7.盤狀液晶二聚體:化學及應用;8.超分子納米組裝及其潛在應用;9.碳/基于混合復合材料作為先進電極的超級電容器;10.通過γ輻射技術合成、表征和應用新的架構共聚物;11.先進復合吸附劑:殼聚糖與石墨烯;12.抗菌生物聚合物;13.用于光伏應用的有機金屬鹵化物鈣鈦礦材料。
1.1天然硼酸復鹽化合物天然硼酸復鹽化合物可用來生產硼酸、硼砂、元素硼以及硼的其他化合物,為硼酸復鹽化合物的人工合成提供原料,進一步生產出純度高、性能好、功能廣泛的硼酸復鹽材料,如鈉硼解石是制備硼酸鈣的重要原料。
1.2人工合成硼酸復鹽化合物得益于天然硼酸復鹽化合物的應用價值,人們在探索硼酸復鹽功能材料方面作了大量的研究工作,合成了許多性能優良的硼酸復鹽晶體。目前為止,人們己經合成了一系列堿金屬、堿土金屬、兩性金屬及過渡金屬等之間形成的復鹽類型的硼酸鹽。K2Ca[B4O5(OH)4]2•8H2O可采用水溶液法生長其單晶,用于制造彩色陶瓷和瓷釉[13]。K2Al2B2O7晶體是一種能用于紫外區的激光倍頻晶體,是BO3基團晶體中唯一一種已經成功生長出大尺寸、高質量的能滿足器件切割要求的晶體,采用頂部籽晶法生長。其透光范圍寬,具有適中的雙折射率,物化性能穩定,不潮解,易于機械加工等諸多的性能優良,是Nd:YAG激光器實現四倍頻、五倍頻輸出的理想材料,在光通信、激光加工等領域有著重要的應用價值[14-15]。宋春榮等[16]對光學晶體KABO在相位匹配下的混頻光學特性進行了理論計算和分析,討論了KABO晶體的折射率與群速指數隨光波長參數的變化,為用于產生紫外激光的實驗研究提供了重要的理論依據。理論上,從堿金屬K到過渡金屬Fe兩兩結合可形成的復鹽應該有21個種類,而從以上已合成出的復鹽來看,同一類型復鹽因有無結晶水、硼氧配陰離子結構不同等因素的影響而具有多種形式。可與過渡金屬Zn結合的復鹽Ca-Zn、Mg-Zn、Al-Zn及可與過渡金屬Fe結合的復鹽K-Fe、Ca-Fe、Na-Fe、Mg-Fe、Al-Fe、Zn-Fe并未合成出來,這說明復鹽的合成受到金屬還原性的影響。因此,硼酸復鹽合成的發展空間依然很大,有待于依據已合成復鹽的理論進一步探索和研究其它復鹽的合成。
2稀土硼酸鹽功能材料
2.1稀土金屬硼酸鹽功能材料稀土金屬硼酸鹽納米材料是一類重要的發光材料。Schaak,RE[17]采用溶液前驅體路線合成了一系列納米晶稀土硼酸鹽REBO3(RE=Y,Nd,Sm,Eu,Gd,Ho);何偉等[18]利用溶膠-凝膠燃燒合成法制備了SmBO3粉體,可成為性能較好的針對1.06和10.6μm激光的激光光防護材料和濾光功能材料。陳雨金等[19]通過解理方法獲得了Nd3+:LaB3O6微片激光器。(Y,Gd)BO3:Eu熒光粉在真空紫外(VUV)激發下有很高的發光效率,而被廣泛應用于等離子體顯示器紅色熒光粉[20]。YangJ等[21]合成了LuBO3:Eu3+,其可調諧發光性能有潛力應用于熒光燈和場發射顯示器。利用元素硼和稀土元素特殊的在材料抗磨減摩方面的作用及在摩擦表面生成復雜的邊界膜機理,可將無機納米微粒作為添加劑加入到油中改善油的摩擦學性能,如硼酸鑭就是一類性能優異的極壓抗磨添加劑[22]。
2.2金屬和稀土金屬復合硼酸鹽功能材料隨著光電子技術研究的深入,激光自倍頻工作物質的研究成為國際激光非線性晶體生長研究的一個熱點,而稀土倍頻晶體是一類比較獨特的晶體材料,因為稀土離子在配位結構上具有很大的相似性,它們相近的物理化學性質使得稀土離子在相互取代(部分或全部)時,不會導致晶體結構的突變,因而容易實現材料的改性。近年來,稀土復合硼酸鹽倍頻晶體在激光技術領域獲得了廣泛的應用,它們的共同特點是以BO3-3平面基團為基本結構單元,具有較大的非線性光學系數,應用非線性光學晶體實現固體激光器的頻率轉換,可以用來制作紫外及藍綠光波段非線性光學材料[23-24]。
2.2.1摻一種稀土金屬硼酸復鹽在La2O3-Na2O-B2O3體系,Na3La2(BO3)3和Na3La9O3(BO3)8是兩種性能優異的非線性光學晶體[25-26],侯碧輝等[27]對Na3La9O3(BO3)8進行了紫外-可見光-紅外及太赫茲波段光譜測量,結果可知:該晶體在上述波段具有良好的非線性光學性質,尤其在太赫茲波段,可以用作窗口材料。在La2O3-CaO-B2O3體系中,La2CaB10O19(LCB)單晶[28]是一種優秀的非線性光學晶體材料,在此體系中合成出的有望應用于非線性光學領域的還有Ca3La3(BO3)5、Ca3La(BO3)3等。在Sm2O3-Na2O-B2O3體系中合成的Na3Sm2(BO3)3晶體[29]易溶于酸,在空氣條件下能穩定存在,不易吸潮,倍頻效應測試表明其具有非線性光學效應。在Gd2O3-CaO-B2O3體系中,GdCa4O(BO3)3晶體具有良好的非線性光學性能及透光波段寬、相位匹配范圍大、損傷閾值高、不潮解等特點,可用于光學倍頻、光學混頻和光學參量放大,近年來已受到人們的廣泛關注[30]。在Y2O3-CaO-B2O3體系中,YCa4O(BO3)3(YCOB)晶體是一種有效的SHG和THG的晶體材料,在性能和應用上類似于GdCOB晶體,被認為是具有良好應用前景的藍綠光和UV波段光學倍頻晶體。YAl3(BO3)4是在Y2O3-Al2O3-B2O3體系中發現的一種優良的激光基質晶體,具有較大的非線性光學系數,透過波段寬,它還是一種耐高溫材料,具有很好的熱導率和化學穩定性,李桂芳等[31]用固相反應法制備出性能良好的YAB透明陶瓷前驅粉體。張國云等[32]用高溫固相法研制了MgB4O7:Dy和MgB4O7:Tb兩種熱釋光材料,四硼酸鎂磷光體是一種系統組織等效性較好的的材料,可望用作測量電離輻射劑量的個人劑量計材料。
2.2.2摻兩種稀土金屬硼酸復鹽以上金屬和稀土金屬復合形成的非線性光學晶體可做為發光基質,當摻入Nd3+、Yb3+、Er3+、Eu3+、Tb3+等激活離子時,晶體同時具有激光和非線性光學性質形成自倍頻晶體。在Na3La2(BO3)3中摻激活離子Nd3+可達到較高的摻雜濃度而不至于引起強烈的濃度淬滅效應,這主要由于Na3La2(BO3)3晶體結構中,La3+離子間距較大,稀土間相互作用較弱,從而有利于減弱濃度淬滅效應[33]。白曉艷等[34]采用頂部籽晶法生長出Nd3+:Na3La9O3(BO3)8晶體,812nm處較寬的吸收峰適合AlGaAsLD泵浦的吸收,有望成為一種潛在的自倍頻晶體。當GdCOB中Gd3+被Nd3+取代后,能夠發出1060nm的激光,成為能發綠光的自倍頻晶體[35]。YAB中Y3+被Nd3+部分取代形成Nd:YAB晶體可作為自倍頻材料在激光二極管泵浦的固體激光器中獲得應用,Nd:YAB作為透明陶瓷材料的研究是一個全新的研究方向[36]。摻Yb3+的晶體在975nm附近有強吸收峰,它的吸收波長與InGaAs二極管激光器相匹配,可用于研制緊湊廉價的半導體激光抽運全固態激光器[37],如Yb:LCB、Yb:GdCOB、Yb:YAB、Yb:GAB。摻Er3+的Er:LCB晶體[38]在790nm和970nm附近存在的吸收對應于AlGdAs和lnGaAs激光二極管輸出波長;Er3+離子發射的1.53μm激光對人眼安全,人體細胞組織對其發射的2.94μm激光強烈吸收,因此Er:GdCOB、Er:YAB等晶體在通訊和醫療等領域應用前景廣闊[39]。由于Tb3+離子具有特征的綠色發射,所以選擇鋱作為激活劑來合成不同體系的綠色熒光粉一直是人們所感興趣的課題,李其華等[40]采用高溫固相反應法制備了Ca3La(BO3)3:Tb3+熒光體。張紅國等[41]采用檸檬酸燃燒法制備Tb:YAB熒光粉。Dy3+和Eu3+做激活離子的VUV光粉的優勢是可能實現一種激活離子在一個基質中發白光和紅光,可用于無汞熒光燈中做燈用熒光粉[42],如Dy:LCB、Eu:LCB[43]。在稀土硼酸鹽功能材料中,Nd3+、Yb3+、Er3+等是目前研究較多的稀土激活離子,在激光和熒光材料中具有廣泛的用途。對Lu3+、Sc3+、Pm3+稀土離子的研究相對較少,因此,如何將這些稀土離子應用于光學材料、發揮其優良性能將成為今后的研究重點。
3展望
《功能材料》課程是材料物理專業的一門專業課程,以介紹光、電、磁、熱等功能材料的組成、結構、性能、應用和發展動向以及隱身、梯度、納米和智能等特種物理功能材料為主。在整個材料物理專業的本科教學過程中,《功能材料》起到承前啟后的作用,復習加深學生對所學專業基礎理論知識的理解,以及將所學理論知識運用到具體的功能材料上,對其結構和性能進行理論分析。另外,能夠拓寬學生的知識面,開發學生的創新思維模式,對整個功能材料領域有一個較為全面的認識,為以后走向工作崗位和研究生學習提供方向指導。因此,本文以《功能材料》課程為研究對象,對轉型高校課程教學改革的內容和方法進行初步探討。
1教學內容改革
為適應應用型人才培養目標,加強學生的創新實踐能力,需要對《功能材料》課程的教學內容作出相應的調整。教學內容應突出實用性,并且能夠培養學生發現問題、思考和分析問題、解決問題的能力。因此,教學內容以材料的制備,以及“結構決定性能,性能決定應用”為主線對各類功能材料進行介紹。由于相關的理論知識已經在前期基礎課程學習過程中進行了重點講授,所以在本課程中對理論知識只是進行簡單的復習,重點在于理論知識與實際生產生活相結合,注重培養學生理論知識的運用能力。另外,還要注重教學內容與學科發展前沿相結合,培養學生創新能力,使授課內容的具有先進性、趣味性和實用性,提高學生學習興趣。同時,在課程內容的設置上,結合本地企業生產發展,使學生做到學以致用。例如:在學習《功能材料》課程的半導體材料章節時,可以結合洛陽光伏企業的生產發展現狀,如粗硅的制備、提純;單晶硅的拉制;多晶硅的鑄錠;單晶硅和多晶硅片的生產過程,太陽能電池組件的生產;以及影響太陽能電池片效率的因素。通過分析整個太陽能電池的生產流程,學習了太陽能電池的原理,材料的合成過程,各項性能指標的測試,以及太陽能電池應用的實現。在通過分析生產過程的影響因素,利用所學知識,啟發學生提出解決問題的方法。為以后在相關企業工作打下基礎。
2教學方法改革
傳統的填鴨式教學采用教師講,學生聽的教學方式,學生學習比較被動,缺乏學習興趣和學習動力,參與度也不高。長此以往,畢業后學生在工作崗位上,不能進行獨立思考,缺乏分析問題和解決問題的能力,甚至缺乏動手能力和創新能力。這樣的畢業生無法滿足工作崗位的能力需求,不能獨立開展工作和解決實際問題,與應用技術型大學的培養目標不相符。因此,必須對傳統的教學方法進行改革。首先,隨著科技的發展,多媒體已經成為教學過程必不可少的輔助工具。它能將抽象的知識,直觀的、形象的展現在學生的面前,更有利于激發學生的學習興趣、主動性和積極性。但是,多媒體的運用并不是簡單地將書本知識搬到多媒體上。而是要針對學生的具體情況對多媒體課件、音頻和視頻材料進行設計,這樣就對任課教師提出了更高的要求,需要投入更多的時間和精力。第二,采用課堂小型報告會的形式,讓學生參與到教學過程中,提高其學習知識的積極性和主動性。根據課程教學內容安排,通過讓學生選取自己感興趣的一種功能材料進行課外資料收集、整理,在課堂上給全班同學進行一次小型的報告會,聽取報告的同學們可以自由的提出問題和討論問題。這樣的教學形式可以激發學生的興趣,拓寬學生視野,使學生能夠積極地參與到課堂教學中。另外,還鍛煉了學生的膽量。第三,結合任課教師的科研進行講解,一方面使學生對教師有更深入地了解,另一方面夠激發學生學習興趣,甚至參與科學研究的興趣。
3考核方式改革
課程考核反映了學生的學習效果,為了實現應用型人才的培養目標,需要對課程考核方式進行相應的改革。將考核貫穿于整個課程教學過程中,采用平時成績和期末成績相結合的考核方式。提高平時成績在綜合成績中所占的比重,包括課堂小報告的質量,出勤,平時作業,課堂表現等。增強學生平時學習的主動性和積極性,培養分析、解決實際問題的能力。
[關鍵詞]功能材料;專業英語;工程教育認證;教學改革;工程技術型人才
經濟全球化和文化全球化的快速發展,促進了人才的國際流通性。符合新時代要求的人才,需要具有國際視野和國際競爭力。為了提高工程科學技術人才的培養質量,使工程教育專業質量標準與國際接軌,我國于2016年成為《華盛頓協議》的締約成員,工程教育專業認證不僅可以推動和發展我國的工程教育專業質量,國外先進的教學理念還可以彌補我國工程科學技術領域的教學不足,優化我國的工程科學技術人才隊伍[1]。功能材料專業英語是功能材料專業的專業基礎課程,側重于功能材料專業英語知識、重點詞匯、科技論文寫作和專業閱讀材料中英互譯的教學。學生通過該課程的學習,可以掌握部分專業英語詞匯,可以獨立閱讀功能材料專業相關的英文文獻,撰寫簡單的英文專業論文摘要,為將來的學習和工作打下專業英語基礎。但是,一般情況下,該門課程為32學時,在較短的時間內提高學生的專業英語水平難度較大。并且傳統的教學內容、教學方式和考核方式沒有辦法充分調動學生的學習積極性,英語基礎本就薄弱的學生在接觸難度較大的專業英語時,容易產生畏難情緒。結合工程教育專業認證的要求,以學生為中心,以產出為導向,就這需要對傳統的教學模式進行改革。包括對教學內容的改革,課堂角色的變換以及課程考核方式的改革[2-3]。
1教學內容的優化
以往的功能材料專業英語課程主要向學生介紹功能材料專業英語的重點詞匯,科技論文的結構和寫作方法。主要培養學生在閱讀、理解、翻譯和寫作等方面的能力,使學生能夠閱讀專業相關的英文文獻和資料,為后期的深造和工作打下英語基礎。而在工程教育專業認證的背景下,功能材料專業的培養目標是將學生培養成能適應社會發展需要,具有社會責任感、有團隊精神、有良好的交流能力和國際視野,能夠使用工程基礎與專業知識解決科學研究、技術開發、產品設計和生產管理中出現的復雜工程問題的高級工程技術型人才[4-5]。對照工程教育專業認證的要求,在課程的實施過程中僅僅培養學生的讀寫能力顯然是不夠的。要具有國際視野和良好的交流能力,聽和說的能力也十分重要。所以在制定教學大綱時,統籌考慮學生聽、說、讀、寫能力的培養,合理分配聽、說、讀、寫四個方面的教學內容。在講授專業知識的過程中,使用雙語教學提高學生的聽力水平,并鼓勵學生大膽說英文。功能材料專業的學生在進入本科階段后,只有第一學年有英語課程,學生說英語的機會很少,并且大多數學生基于各種原因不敢說英語、害怕說英語。在教學的過程中,要培養學生對專業英語知識的學習興趣,引導其利用網絡資源和校內圖書館資源獲取最新的音視頻材料,提高學生的聽說能力,使其能夠使用英語進行簡單的專業知識交流和技術溝通,為后續的工作學習奠定基礎。
2課堂角色的轉變
在傳統的課堂教學過程中,教學活動以教師為中心。工程教育專業認證要求以產出為導向,以學生為中心。要求教師在教學過程中提高學生的主觀能動性,激發學生的學習熱情。功能材料專業英語是一門集專業知識和英語于一體的課程,不僅要求學生掌握扎實的專業知識,還要求學生具有一定的英語聽說讀寫能力。這就要求學生課前要對專業知識進行預習和復習,課后要進行廣泛的英語聽力練習和英文科技論文的閱讀和翻譯。課堂是教學育人的主渠道,教師要結合講授法、互動教學法和任務驅動法提高學生的學習積極性和課堂參與度。在課堂教學過程中,要善于利用雨課堂和MOOC學習平臺提高學生學習的積極性和主動性,采用啟發式教學引入知識點,引導學生進行思考和討論,突出教學重點和難點。建立課程學習QQ群,及時和學生進行問題交流,鼓勵學生使用萬方數據庫、知網和webofscience進行專業資料檢索。組織學生成立學習小組,模擬國際會議,開展課堂專題報告和學術交流。通過互換教學身份提高學生的學習積極性和課堂氛圍,培養學生的團隊合作精神,增強學生的交流溝通能力,鍛煉學生收集材料、篩選材料、總結材料的能力。同時提高學生的英語口語表達能力,提高學生的專業自信。使得學生通過該門課程的學習,不僅可以掌握功能材料專業英語的重點詞匯,掌握專業英語的基本翻譯技巧和寫作技巧,還可以獲取檢索專業資料的能力,利用所學專業英語知識進行學術溝通和交流的能力。
3考核方式的調整
傳統的課程考核總成績包括期末考試卷面成績和平時成績兩部分,其中平時成績占30%,期末考試成績占70%。平時成績主要包括考勤、平時作業和課堂表現,期末考試主要考察學生的讀寫能力,這樣的考核方式沒有辦法考察學生的聽說能力,也不能全面而真實地反映學生的學習效果和學習質量。并且以期末考試為主的考核方式,容易讓學生忽略平常的學習,導致考前突擊、臨時抱佛腳的考前現象。降低期末考試的比重,將課堂英語互動、英語專題演講和學生收集、整理、分析資料的能力納入考察范圍,可以有效地激發學生的學習興趣和課堂參與度,從而提高教學質量。幫助學生克服畏難情緒,成為學習的主角,主動參與教學過程。給學生營造良好的學習氛圍,教學相長,讓教學過程成為雙方主動介入的過程。
4結語
工程教育專業認證是我國高等教育的必然趨勢,推動著工程教育改革的步伐。工程教育專業認證體系以學生為中心的理念,打破了傳統的教學模式,需要教師優化教學內容,改進教學方法,調整考核方式,激發學生的學習熱情,提高學生的主觀能動性,增強學生的溝通能力和解決問題的能力,培養學生求是的科學態度和求實的科學精神。
參考文獻
[1]袁斌,曾美琴,胡仁宗,等.基于工程教育認證背景下的金屬功能材料課程改革與實踐[J].中國現代教育裝備,2018,287:75-77.
[2]鄭學晶,徐慎剛,鄭曉莉,等.《高分子材料專業英語》中的課程思政探索與實踐[J].高分子通報,2020,8:80-85.
[3]朱敏,朱鈺方.《功能材料學》課程全英語教學改革初探[J].教育教學論壇,2015,3:61-62.
[4]周弟,寧春花,左曉兵.《功能高分子材料》雙語教學實踐[J].教育教學論壇,2015,30:113-114.
1聚離子液體的特征
1.1離子液體的強極性溶劑特征離子液體的離子性表現為離子基團間的相互作用力為電荷問的庫侖作用力,而一般分子溶劑為分子問的范德華引力。因此離子液體具有幾乎不揮發的特征,這一方面可以減少對環境的污染而被視為綠色溶劑。同時在很寬的溫度范圍內處于液體狀態,離子液體作為溶劑時擴大了操作和控制的溫度范圍。另外,離子液體的可電離特征使得離子液體具有良好的導電性而在電化學領域有著重要應用。離子液體的可電離性使得離子液體作為溶劑具有強極性溶液的特征。水是典型的極性溶劑。表面活性劑在水溶液中能形成膠束等復雜的超分子自組裝結構。表面活性劑在強極性有機溶劑中形成膠束結構也有報道[2]。類似地,聚合物非離子表面活性劑Pluronic1.61、L64和F68在離子液體1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸鹽和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽中也能形成膠束結構。進一步研究表明,聚乙二醇脂肪醚類非離子表面活性劑(CiEj,其中i表示脂肪醇的碳鏈長度,j表示聚氧乙烯單元數)在離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽中形成膠束結構時,其臨界膠束濃度與脂肪鏈長度和聚乙二醇單元數之間的關系與該類非離子表面活性劑在水溶液中形成膠束結構具有類似的變化趨勢,即隨i的增加其CMC降低而隨j的增加其CMC升高。但表面活性劑在該離子液體中的CMC高于其對應的水溶液中的CMC值。這可歸因于離子液體對表面活性劑疏水碳鏈的溶劑化作用比相應的水分子要弱得多。
1.2離子液體的有機溶劑特征一方面,離子液體不但能替代傳統的水-有機溶劑-表面活性劑三元系統中的水形成新型的微乳液系統。另一方面,隨著陰、陽離子有機基團的增大,電荷密度的降低,電荷對稱性的降低,離子液體表現出有機溶劑的特征。離子液體具有非極性有機溶劑的特征,它能替代傳統的水-有機溶劑-表面活性劑三元系統中的有機溶劑形成另一種新型的微乳液。疏水性離子液體1-丁基-3-乙基-咪唑六氟磷酸鹽與水溶液組成互不相溶的兩相系統,在對應的離子液體-水-非離子表面活性劑三元相圖中存在明顯的兩相區。而非離子表面活性劑在水和離子液體中具有濁點分相現象,在溫度低于其對應的濁點時具有較大的互溶度。因此,在靠近表面活性劑的區域形成單相區。隨著表面活性劑和離子液體濃度的降低,單相區微乳液的類型由離子液體包水相(A)轉變為雙連續相(B)和水包離子液體相(C)。
2聚離子液體的合成
2.1一般聚離子聚硫酸乙烯(或稱聚乙烯硫酸,PVS)和順丁烯二酸與甲基丙烯酸的共聚物是代表性的具有輻射防護作用的聚離子。其結構式如下:聚硫酸乙烯:能加速胺照骨髓干細胞的恢復。注射0.25mg/鼠,其效果以恢復指數(TR)表示,即用藥物的受照射骨髓每103個生血細胞中CFU數與不用藥的受照射骨髓中CFU數的比率。一些合成聚離子具有升高外周血中造血干細胞或單核樣細胞的作用。然而,如丙烯酸、甲基丙烯酸等的高聚物是有機玻璃或硬塑料的原料,在體內難以代謝和排出。因而,用以作輻射防護藥研究的不多。近年來,從藥物設計的觀點出發,利用高分子化合物于醫藥領域,即所謂高分子擔持藥(drugincludingpolymers)的研究有較大的進展,在輻射防護藥方面,將有效的氨巰基類分子引入高分子或以交聯的形式形成共聚物,以期達到長效目的的研究有所報道。但大多未有深入的研究,這里主要介紹離子型共聚物的輻射防護效果[4]。
2.2聚離子液體的合成聚離住子液體(ionicliquids)是由帶正電的有機陽離子及帶負電的陰離子所組成的鹽類,并且在100℃以下呈現液態的有機熔鹽。其具有寬廣的電位、熔點范圍廣、低蒸氣壓、低毒性、不易揮發、高極性、熱穩定性佳,在一些反應中具有催化性,可回收再使用,即使在高溫真空系統中也不易損失,并且易于保存,可減少對環境造成的污染,因此有綠色溶劑(greensolvent)之稱,目前已廣泛應用于電化學、催化和分離萃取等各領域。用聚合物基質把治療性因子包裹起來不僅可以保護藥物的穩定,還可以持續釋放,尤其是小顆粒材料,如微球體和微膠囊有較好的應用前景,設計的小顆粒允許重復用藥,既可以經過注射也可以通過口服途徑給藥。微膠囊和微球體形式的聚合物運輸載體系統已經成為藥物科學的研究焦點。用生物可降解聚合物制備膠囊和微球體可以避免用藥后手術清除載體材料(如殼聚糖、藻酸鹽和黃酸鹽)、合成性生物可降解聚合物,如乳酸和羥基乙酸的共聚物、乳酸和酰胺的共聚物等聚合材料都到廣泛的研究。此外,不同陰、陽離子的組合,亦會對離子液體的物、化性質產生明顯的不同;主要是陽離子的對稱性愈低,會影響晶體的堆棧性,使熔點降低,而分子間的氫鍵會使熔點提高;陰離子會影響離子液體的酸堿度,故可以改變不同的陰離子來調控離子液體的酸堿度。離子液體在酯化反應中扮演著催化劑與溶劑的角色,因而可以減少使用大量的有機溶劑。離子液體可具有路易斯酸或布忍斯特酸的特性,因此有液體酸催化劑的高密度反應活性。然而離子液體在反應中是均相,但在反應結束后會與產物分離,因而可以很容易將產物分離出來,剩下的離子液體即可繼續重復使用[6]。聚離子液體是將一般離子液體加以聚合起來,其具有陽離子或陰離子重復單位的聚合鏈及獨特性的大分子結構。聚離子液體不只有一般離子液體的優點,其加工性、耐久性與機械穩定性更是優于一般離子液體。聚咪唑離子液體具有容易制備、耐高溫、無污染及催化活性高等特點,因此聚離子液體是可以作為一種新型的催化劑,是可大量生產且對環境無污染的化工材料,并使用于酯化反應中有很好的應用前景。
3聚離子液體合成的功能材料應用
雙陽離子離子液體單體對于所使用的這五種菌都沒有抑制的能力,而雙陽離子聚離子液體對金黃色葡萄球菌及白色念珠菌的抑制效果較佳,對大腸桿菌、枯草桿菌及綠膿桿菌是沒有抑制效果的,推測其原因可能與聚合物的電荷密度較單體高,有助于與菌體的吸附作用,以利抗菌作用,而對于革蘭氏陽性菌與真菌的抑制效果較好,可能與革蘭氏陽性菌、真菌、革蘭氏陰性菌的細胞壁結構組成不同有關,革蘭氏陽性菌的細胞壁主要成分為肽聚醣和臺口酸組成,而真菌主要多為基丁質所組成,革蘭氏陰性菌則是由肽聚醣、脂蛋白、外膜與脂多醣類等物質所組成,相較下后者的細胞壁較復雜,而影響了抗菌的結果。當分子量越高時,穿透細胞壁會更困難,尤其是對于革蘭氏陰性菌。對于白色念珠菌的抑制結果推測原因當化合物末端陽離子為1-甲基吡咯烷結構時抑菌效果較末端陽離子為芳香環佳因共振使芳香環電荷分散降低抑菌效果,而末端陽離子為三乙基胺時因三乙基胺比環狀結構能較有力的進入細菌的細胞內使細胞膜內物質外漏造成細菌死亡,使抑菌效果較佳。烷基碳鏈的長短和改變陽離子的種類都會影響抗菌能力,碳鏈增加時,抗菌性能也隨著增加。改變不同陽離子時,電荷密度較集中的化合物對于抗菌能力有較好的效果。雙陽離子聚離子液體的制備容易,成本低,耐高溫,其熱裂解溫度最高可達到268℃,對熱的安定性高,未來能夠應用于須經高溫制造之容器與包材中,可減少添加在產品中的防腐劑成分,降低消費者使用產品后有過敏的現象發生。
4結論