【正文】 潛力是很大的。 盡管現(xiàn)在的信息時(shí)代已經(jīng)帶來了許多便利，同時(shí)也對(duì)個(gè)體和社會(huì)的安全造成了新的威脅。功能性應(yīng)用需要在合成、特性和已經(jīng)合并成混合體系的光電聚合物的基本理解上創(chuàng)新。一個(gè)相關(guān)的挑戰(zhàn)是保證安全和支持凈水的分離。先進(jìn)聚合物在防衛(wèi)上的應(yīng)用也很多，從復(fù)雜的、數(shù)百萬美元的交通工具和飛行器上的需求到應(yīng)用于士兵個(gè)人的保護(hù)性裝置。例如，我們已經(jīng)對(duì)一種溶液或者單分散的、靈活的、不帶電的線性均聚物熔融體的鏈行為有了較深的理解。整個(gè)社會(huì)過去集體的成就將使未來關(guān)于大分子的問題和解決方法的進(jìn)步跨越更大的寬度。因此，在聚合物科學(xué)自身這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)，我們需要追求傳統(tǒng)的不同部分的更大的協(xié)作，如設(shè)計(jì)與合成，特征與性能，加工過程，理論與模型，或許更重要的是聚合物科學(xué)與化學(xué)、化工、材料科學(xué)、物理、生物、生物醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與環(huán)境科學(xué)之間的協(xié)作有極好的前途。在許多情況下，更新的計(jì)劃與實(shí)現(xiàn)和按比例增加直接相關(guān)，甚至?xí)a(chǎn)生出更先進(jìn)的材料。為了應(yīng)對(duì)特制材料的巨大挑戰(zhàn)，專家小組共同確定了未來十年發(fā)展的八個(gè)目標(biāo)。既包括產(chǎn)率的提高，原子效應(yīng)合成和化學(xué)間正交協(xié)作。 多相性和多功能度的精確控制。這個(gè)目標(biāo)和先前的目標(biāo)在催化劑設(shè)計(jì)上是振奮人心的挑戰(zhàn)。星形，梳形，環(huán)狀，雙支化，樹枝狀的和其他非線性結(jié)構(gòu)是許多研究的焦點(diǎn)，但是在許多情況下，復(fù)雜的合成包括很多的步驟，隨著簡單合成路線的發(fā)展，這些吸引人的大分子的應(yīng)用將會(huì)更便利，而這些簡單的合成可以組成大規(guī)模的合成。這代表了其中一種主題，包括努力學(xué)習(xí)聚合物合成和模仿自然體系，高度復(fù)雜的大分子像蛋白質(zhì)是一步一步的合成的，然而 卻是完美的。超分子間的相互作用，例如共價(jià)分子間的相互作用，已經(jīng)用于生產(chǎn)各種各樣的適應(yīng)性的、可自我恢復(fù)的和刺激 —— 響應(yīng)體系，但是這個(gè)機(jī)會(huì)的范圍是非常大的，氫鍵已經(jīng)是一種很受歡迎的超分子設(shè)計(jì)元素，但是，分子識(shí)別、離子和電子的相互作用、金屬配體的配位作用，和疏水 /親水的結(jié)構(gòu)都是合成共價(jià)聚合物結(jié)構(gòu)和材料的潛在的豐富的路線。聚合物和其他材料的混合體系越來越表現(xiàn)出其優(yōu)越的性能，例如有機(jī)的余無幾的添加物，金屬與金屬簇，納米離子，納米纖維和礦物質(zhì)板。 改進(jìn)的共軛聚合物。這些材料往往是很難制備的，特別是通過可控的聚合反應(yīng)路線，例如嵌段聚合物。 日益減少的對(duì)環(huán)境的影響。 復(fù)雜聚合物系統(tǒng) 報(bào)次級(jí)作用的操作 ， 加上其他熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的動(dòng)力 可以產(chǎn)生更復(fù)雜的材料 。往往是相結(jié)合的控制系統(tǒng)，導(dǎo)致高分子動(dòng)態(tài)或有響應(yīng)的材料 。尤其是，基于提出諸如 :電子載體運(yùn)輸、軟薄膜和涂層的課題的機(jī)會(huì) ， 能源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)應(yīng)用是對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的一個(gè)大挑戰(zhàn)，小組在這些復(fù)雜聚合物系統(tǒng)中強(qiáng)調(diào)了一些關(guān)鍵的進(jìn)步需要或預(yù)見： 生物大分子作為復(fù)雜的聚合物的模板或組分。通過把微弱相互作用總體協(xié)調(diào)起來，生物系統(tǒng)產(chǎn)生的高強(qiáng)度材料（如骨骼，皮膚 ， 甲殼，絲綢） ， 生物識(shí)別和催化特異性，以及高效的能源收獲。這在二維結(jié)構(gòu)的三維材料 的外推法中是特別適當(dāng)?shù)?，這些材料能為生物和藥物活性系統(tǒng)提供機(jī)理，生化，和結(jié)構(gòu)因子。 隨著為了達(dá)到高水平的有序必須面對(duì)的挑戰(zhàn)，分層結(jié)構(gòu)用電荷提供了新的機(jī)會(huì)。利用帶電物種在組合中的互擴(kuò)散和伴隨的 操作如氫鍵等附加的相互作用，能夠操縱這些系統(tǒng)的形態(tài)學(xué)的能力可能導(dǎo)致在薄膜中產(chǎn)生更復(fù)雜的形態(tài)結(jié)構(gòu)。成熟反應(yīng)的應(yīng)用可以產(chǎn)生帶電組分，這些組分在想要得到的時(shí)候可能會(huì)隱藏或顯示。由于可聚合物質(zhì)的多價(jià)的特性以及廣泛現(xiàn)有的架構(gòu)，它們?cè)诋a(chǎn)生這樣絡(luò)合物中起特殊作用。自適應(yīng)結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)通過聚合物鏈之間，或與其他聚合物納米要素之間的互補(bǔ)作用 可以識(shí)別出從納米粒子到有機(jī)金屬絡(luò)合物或配體。真正可逆組裝材料可以產(chǎn)生有響應(yīng)的或自適應(yīng)材料，藥物運(yùn)輸載體，生物醫(yī)用材料，以及活性保護(hù)應(yīng)用。 作為制備納米級(jí)物體一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)路線。復(fù)雜的聚合物體系，從二嵌 段和三嵌段共聚物，到分層自組裝結(jié)構(gòu)，可用于生成球狀，棒狀，管狀，和分層結(jié)構(gòu)。 產(chǎn)生更多不同的納米粒子系統(tǒng)的能力可以認(rèn)為在目標(biāo)藥物運(yùn)輸，光子學(xué)，或催化和能源的應(yīng)用方面能產(chǎn)生巨大進(jìn)步的裝置提供組成部分。已有的更復(fù)雜的聚合物系統(tǒng)，包括由離子，氫鍵，疏水性，范德華 力 ，和其他非共價(jià)相互作用形成的超分子結(jié)構(gòu) 。 表征與性質(zhì) : 合成技術(shù)和聚合物功能化 的進(jìn)步需要并且激發(fā)我們提高描述分子和材料細(xì)微結(jié)構(gòu)的能力。研究小組提出了在這方面的七大顯著挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)同樣為將來的研究和發(fā)展提供了許多機(jī)遇，這些機(jī)遇包括下列各項(xiàng) : 多重變數(shù)的多樣性 ： 由于 分子種類在一些性質(zhì)，如鏈長，立體和區(qū)域化學(xué)，構(gòu)造的完整性和共聚物組成上通常是多重性的，所以詳細(xì)的聚合物描述受到阻礙。舉例來說，即便體積排除色譜分析法可以得到鏈長對(duì)性質(zhì)貢獻(xiàn)方面的信息，核磁共振光譜學(xué)提供了聚合物平均成分和區(qū)域化學(xué)的細(xì)節(jié)，而從一條鏈到另一條鏈化學(xué)成分是如何變化的，人們只能 進(jìn)行 設(shè)想。 單個(gè)鏈的性質(zhì)： 現(xiàn)有 分辨率的極限是對(duì)單個(gè)分子的進(jìn)行測(cè)量，這已經(jīng)在一定的情況下能夠做到。更加重要的是，它將深刻促進(jìn)人們?nèi)y(cè)量單個(gè)分子的其他性質(zhì)。 形態(tài)學(xué)： 聚合物通常呈現(xiàn)多種多樣的形態(tài)學(xué)特性，包括無定形固態(tài)，結(jié)晶態(tài)，半結(jié)晶網(wǎng)域結(jié)構(gòu)， 交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與凝膠，液晶和其他中間相，鑲嵌聚合物納米結(jié)構(gòu)，非連續(xù)相和連續(xù)相分離區(qū)域結(jié)構(gòu)。同樣的，對(duì)聚合物復(fù)合材料和共混材料的積極研究給表征聚合物在一定限制條件下的結(jié)構(gòu)，以及在纖維、微粒、片層和納米管的硬質(zhì)界面附近的結(jié)構(gòu)帶來了新的挑戰(zhàn)。往往 將 當(dāng)前可應(yīng)用的有力技術(shù)，例如散射和顯微鏡，限定在可達(dá)到的范圍內(nèi)或至少要求多于一種儀器能夠達(dá)到所要的分辨率。通常，隨著分子動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)大，對(duì)表征工具或同步應(yīng)用在已給樣品 上 的互補(bǔ)技術(shù) 會(huì) 有一定的要求。能夠應(yīng)用于實(shí)時(shí)，實(shí)地，來對(duì)合成和加工過程進(jìn)行更大程度控制 的技術(shù)以及服務(wù) 于產(chǎn)生合成聚合物“圖書館”的高通過量分析技術(shù)都有很大的發(fā)展機(jī)會(huì)。在 結(jié)構(gòu) 規(guī)律性中的不經(jīng)意的變化 (“缺陷 ”)，雖然稀少但 對(duì) 材料 而言 卻是致命 的 雜質(zhì)含量，或 者， 甚至預(yù)知 的 低水平雜質(zhì)的引入，都 會(huì)給 物質(zhì)的表征帶來挑戰(zhàn)。 未充分利用和誤用的先進(jìn)工具： 有許多有力的表征工具在普遍應(yīng)用和已經(jīng)可以 (至少在計(jì)劃中 )應(yīng)用。一方面，擁有大規(guī)模使用者的設(shè)備，例如小角中子散射和同步加速器 X射線散射，或許已經(jīng)有用戶程序 和專業(yè)人員，但對(duì)于非專業(yè)人士要成為熟練的使用者仍然存在 著較為 明顯的障礙。這兩種現(xiàn)象的解決 應(yīng)該 依賴于教育的進(jìn)步，而并非研究本身，但是，當(dāng)然，對(duì)于學(xué)生的培訓(xùn)是理論高分子科學(xué) 發(fā)展 的基石。專家小組詳細(xì)描述了該領(lǐng)域存在的三個(gè)主要的挑戰(zhàn)