生态环境材料-经济百科

什么是生态环境材料

生态环境材料是指那些具有良好的使用性能和优良的环境协调性的材料。良好的环境协调性是指资源、能源消耗少，环境污染小，再生循环利用率高。生态环境材料是人类主动考虑材料对生态环境的影响而开发的材料，是充分考虑人类、社会、自然三者相互关系的前提下提出的新概念，这一概念符合人与自然和谐发展的基本要求，是材料产业可持续发展的必由之路。生态环境材料是由日本学者山本良一教授于20世纪90年代初提出的一个新的概念，它代表了21世纪材料科学的一个新的发展方向。

生态环境材料发展的意义

人类的生产过程从材料的生产-使用-废弃的过程来看，可以说是将大量的资源提取出来，又将大量废弃物排回到自然环境的循环过程，人类在创造社会文明的同时，也在不断的破坏人类赖以生存的环境空间。传统的材料研究、开发与生产往往过多的追求良好的使用性能，而对材料的生产、使用和废弃过程中需消耗大量的能源和资源，并造成严重的环境污染，危害人类生存的严峻事实重视不够。

生态环境材料是在人类认识到生态环境保护的重要战略意义和世界各国纷纷走可持续发展道路的背景下提出来的，是国内外材料科学与工程研究发展的必然趋势。

生态环境材料发展的方向

生态环境材料研究的主要方向有:

①减少人均材料流量，减少材料集约化程度;

②减少寿命周期中的环境负荷，使用生态化的生产工艺;

③开发天然能源，使用藏量丰富的矿物和天然材料;

④避免使用有害物质，使用"清洁"材料;

⑤使用长寿命材料，强化再生利用，强化生物降解性；

⑥修复环境，强调生态效率(性能一环境负荷比);

⑦环境负荷小的高分子合金设计;

⑧可再生循环高分子材料的设计;

⑨完全降解高分子材料设计;

⑩高分子材料加工和使用过程中产生的有害物质无害化处理技术。

生态环境材料的类型

生物降解材料

生物降解材料是20世纪80年代后由于环境和能源之间的矛盾凸显而发展起来的一种新型高分子材料。它是指在一定条件下、一定时间内能被细菌、霉菌、藻类等微生物降解的一类高分子材料。真正的生物降解高分子在有水存在的环境下，能被酶或微生物水解降解，从而使高分子主链断裂，分子量逐渐变小，以致最终成为单体或代谢成二氧化碳和水。

高分子材料

长寿命高分子材料的开发是未来高分子材料重要研究内容之一，但是应根据用途和是否对环境产生深远影响进行综合研究。通过延长高分子材料的使用寿命，从而提高资源的利用率，降低资源开发速度。目前日本在长寿命高分子材料研究方面处于领先地位，日本出兴光产公司开发了长寿命蓝光和绿光有机发光材料，此材料改进了蓝光有机发光材料的分子结构，因而得到电流发光效率为9cd/A，半寿命为223000h，不仅改进了绿光有机发光材料的色纯度，而且提高了寿命。兰伟等对用于长寿命热电池的气相SiO，复合保温材料进行了研究。其所研制的保温材料在500~C，密度为0.265g/em时，导热系数0.0629W/(Ill·K)，接近美国同类材料Min-K的水平。

仿生物材料

人工制造的具有生物功能、生物活性或者与生物体相容的材料称为仿生物材料。仿生物材料在生物兼容性的基础上，从材料的制备到应用都与环境、人体有着自然的协调性。已经研究开发的仿生物材料主要有生物陶瓷及其复合材料、组织工程材料和仿生智能材料等。组织工程材料是用于取代某些生物体组织器官或恢复、维持以及改善其功能的一类仿生物材料。常见的组织工程材料包括组织引导材料、组织诱导材料、组织隔离材料、组织修复材料和组织替换材料等。仿生智能材料是指能模仿生命系统，同时具有感知和驱动双重功能的材料。仿生智能材料刚刚出现十余年，但已经发展成为生物材料领域最引人注目的研究热点之一。目前主要有智能高分子凝胶材料、智能药物释放体系以及仿生薄膜材料等。

生态环境材料的发展趋势

生态环境材料经过十几年的发展和研究，以下几点已为世界公认:①材料的环境性能将成为2l世纪新材料的一个基本性能;②用LCA方法评价材料产业的资源和能源消耗、三废排放等将成为一项常规的评价方法;③结合资源保护、资源综合利用，对不可再生资源的替代和再资源化研究将成为材料产业的重要发展方向;④各种生态环境材料及其产品的开发和广泛应用是其发展的重点。

高分子生态环境材料未来的发展方向是:①开发高效生产技术，使高分子材料精细化、功能化、高性能化以及生态化;②优化设计，根据各种高分子材料制品用途进行可降解或长寿命高分子材料的设计;③探讨与环境协调的再生循环方法，使高分子材料废弃物变废为宝，实现资源再生利用。

总之，生态环境材料必将成为未来新材料的一个重要分支，作为跨材料科学、环境科学以及生态科学等学科的新型材料，在保持资源平衡、能源平衡和环境平衡，实现社会和经济的可持续发展等方面将起到非常重要的作用。如果在生产和生活中广泛使用该类材料，就可以实现社会的可持续发展，使资源和能源得到有效的利用，使我们的生产和生活环境得到有效的保护。该类材料代表着科学技术发展的方向和社会发展进步的趋势，必将对人类社会进步起到巨大的推动作用。