生態環境材料

什么是生態環境材料

　　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，再生循環利用率高。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、自然三者相互關系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于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。

生態環境材料發展的意義

　　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循環過程，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，并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。

生態環境材料發展的方向

　　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修復環境，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可再生循環高分子材料的設計;

　　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。

生態環境材料的類型

生物降解材料

　　生物降解材料是20世紀80年代后由于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、霉菌、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。

高分子材料

　　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于領先地位，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 對用于長壽命熱電池的氣相SiO，復合保溫材料進行了研究。其所研制的保溫材料在500~C，密度為0.265 g/em 時，導熱系數0.0629W/(Ill·K)，接近美國同類材料Min-K的水平。

仿生物材料

　　人工制造的具有生物功能、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，從材料的制備到應用都與環境、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復合材料、組織工程材料和仿生智能材料等。組織工程材料是用于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、組織修復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余年，但已經發展成為生物材料領域最引人注目的研究熱點之一。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。