生态环境材料

生态环境材料是指具有良好使用性能和优良环境协调性的材料^[1]。这种材料的研发和使用旨在减少对自然资源的消耗，降低环境污染，提高再生循环利用率。

在中国，“十一五”期间生态环境保护投资占同期国内生产总值(GDP)的1.35%，2010年财政环保支出达到2426亿元，同比增长25.4%。“十二五”期间，预计生态环境保护投资将达到3.1万亿元，相比“十一五”时期的投资额增长121%。随着人们对环境保护意识的增强，生态环境材料的应用前景广阔，预计中国市场增长率将持续保持在20%以上，2012年的市场规模预计将超过300亿元。

生态环境材料的概念由日本学者山本良一教授在20世纪90年代初提出，它是考虑到材料对生态环境的影响而开发的材料。这类材料的开发是基于对人类、社会、自然三者之间关系的理解，符合人与自然和谐发展的基本要求，也是材料产业可持续发展的必要路径。生态环境材料的特点在于资源、能源消耗较少，环境污染较小，再生循环利用率较高^[1]。

传统材料的研究、开发与生产往往注重使用性能，而忽视了生产、使用和废弃过程中对环境造成的负面影响。生态环境材料的提出是为了应对全球对生态环境保护的战略需求，以及各国推行的可持续发展战略^[1][2]。这是材料科学与工程研究发展的必然趋势。

生态环境材料的环境行为评估通常采用生命周期评价(LCA)的方法^[2]。国际标准化组织(IS014040:2005)对LCA的定义是对产品系统的生命周期输入、输出及其潜在环境影响的汇编和评价。LCA研究分为目标和范围的确定、清单分析、影响评价和解释四个阶段。

生态环境材料研究的主要方向包括减少人均材料流量、减少寿命周期中的环境负荷、开发天然能源、避免使用有害物质、强化再生利用和生物降解性、修复环境、设计环境负荷小的高分子合金、可再生循环高分子材料、完全降解高分子材料以及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^[3][4]。

生物降解材料是20世纪80年代后因环境和能源问题突出而发展起来的一种新型高分子材料。它们能在特定条件下被微生物降解，最终转化为水和二氧化碳。生物降解材料的作用机制涉及生物物理作用、生物化学作用和酶的直接作用等多种途径。医用生物降解高分子材料如聚乳酸(PLA)因其无毒、无刺激性等特点，在医疗领域得到了广泛应用。其他生物降解材料还包括淀粉基降解材料、聚酸酐降解材料、聚氨酯(PUR)降解材料和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)/聚乙二醇(PEG)降解材料。生物降解材料的应用涵盖医药、农业、工业包装等多个领域。

长寿命高分子材料的开发有助于提高资源利用率，降低资源开发速度。仿生物材料则在生物兼容性基础上，具备与环境、人体的自然协调性。仿生物材料主要包括生物陶瓷及其复合材料、组织工程材料和仿生智能材料等。

生态环境材料的发展趋势包括材料的环境性能成为新材料的基本性能^[2]、LCA方法成为常规评价方法、资源保护和再资源化研究成为重要方向、生态环境材料及其产品的开发和广泛应用。高分子生态环境材料未来的发展方向是开发高效生产技术、优化设计和探讨再生循环方法。