1樓：
高分子材料幾乎可以應用於材料學研究範疇的各個領域，每個材料學中未能解決的問題都可以歸入高分子材料亟需解決的問題。
因為了解一些關於大分子自組裝領域的知識，以此為例粗答一下：大分子自組裝就是將高分子（均聚物或嵌段共聚物）通過分子作用力，目前應用包括生物材料、仿生細胞、奈米載體、醫學成像、感測器件、光電器件、介面材料、奈米催化等。就這麼說吧，以上每個方面都存在科研難題。
1.生物材料：生物醫用材料目前僅開發出少量能通過臨床試驗的品種。
生物材料最大的問題就是生物相容性，特別是作用於人體時，要解決血栓、可降解、無毒無害等問題，這對於單一或是復合的高分子材料都是很難全部實現的，於是尋找新的生物材料以及對現有生物材料改性，使之成為臨床可用的材料是目前的方向。
2.仿生細胞：人工模擬細胞可以說連初級階段都算不上，但是仿生細胞如果能實現，可以說是人類科技發展里程碑意義的成就。
這之中必然需要高分子科學領域的發展。簡單的說，我想設計仿生細胞首先需要有細胞膜，那麼這類囊泡狀結構就需要大分子自組裝。我們已經研究出了得到不同尺寸囊泡的工藝方法，但是生物細胞膜表面是特異性的，功能化的（而且極其複雜），我們能獲得的囊泡卻是均一的，如何做到囊泡表面功能多樣，功能定位，分室化種種都是需要研究突破的。
3.醫學成像：首先需要有生物相容性，其次醫學成像有特定的功能要求，例如靶向定位、可探測性。
而且不止可探測，還要方便探測。高分子微球做成像系統載體目前是可以實現的，PEO修飾下進入細胞什麼的也可行，但是定位還需要進一步精確。
4.奈米載體：竊以為奈米載體在高分子微球各種開發（pH響應、磁響應、熱響應等）後已經功能強大，藥物包被能力也很強大，最需要解決的應該就是臨床應用了吧。
5.感測器件、光電器件、介面材料：傳統的材料學問題。
其實我們在應用上已經有金屬材料等老牌應用材料了，高分子材料作為新生的材料雖具有很多方面的優越性，但走向市場，全面應用還有一段距離。例如石墨烯，在發現後已經被研究得很透徹了，在感測、光電、介面材料領域都有應用空間，各種衍生物被開發出十分強大的功能。石墨烯做電池就是一例，可以有比現在很多材料更好的效能，但是市面上有幾個石墨烯電池呢？
我所知我校某石墨烯課題組就和三星公司簽了專利，未來投入市場，前景一片大好，大致如此。所以說新材料還在不斷研發，如何將最新研究出的高分子材料投入生產投入市場也是需要考慮的問題不是麼？
6.奈米催化：這也是化工領域一大研究熱點啊，經久不衰。
君不見有機人名反應千千萬，要是每個反應對應一套催化體系，那合成效率豈不是飛起。實際上在真正做合成時是很難按照學過的那些人名反應設計合成路線的，就算是苯環上碘代都要用到高碘酸，為啥？因為很多反應沒有合適的催化體系，產率太低不能用。
典型例子就是Ziegler和Natta弄出了個催化劑，獲得諾獎。可見催化之重要性。高分子材料提供了奈米催化的嶄新的平台。
我所知一種COFs材料，在通道修飾後是可以有催化特定反應活性的。這意味著更多的化學反應可以通過高分子材料實現奈米催化，當然投入化工生產就是另一回事了。
這麼看來，高分子材料工程領域的科研難題太多了！最後想說的就是，現在高分子材料領域的發展已經離不開物理、化學、生命科學的發展了。理論研究上繼Flory以後已經很少有突破性進展，所以在應用上還需要結合實際考慮解決很多問題。
2樓：宮非
2015-11-01
每個材料領域無論任何時刻都有待解決的科研難題，否則你認為人類是怎麼不斷進步的? 如果你是問我自己在石墨烯與高分子複材間要發展那些前沿技術，我就可以比較清楚來回答這個問題。首先，我是站在「市場需求」來突破目前技術的瓶頸；其次，材料功能要求可以從電、光、熱、機械性各個面向去思考，但總得符合第一項的優先順序。
1).玻璃化溫度 (Tg) 再提高。想象一下各位的穿戴式裝置如果不用玻璃改用塑料，且可以具備可撓性那該有多酷？
加入 1% 的功能化石墨烯，可以使聚丙稀腈的玻璃化轉變溫度提高 40℃，大大提高了聚合物的熱穩定。凡是能提高玻璃化溫度的因素都能使高聚物的耐熱性提高，包括：增加高分子鏈的剛性、使高聚物能夠結晶及進行交聯。
有機化合物一般對熱不穩定，加熱時會引起分解，聚合物也不例外，在超過其最高使用溫度下加熱時，高聚物會發生兩種相反的化學反應，即降解與交聯。我們希望留下「交聯」，因為交聯使高分子鏈間生成化學鍵而使分子量增加，但過度交聯會使高聚物變硬、變脆而失去原有的機械效能。
圖中A點是開始偏離基線的點。把轉變前和轉變後的基線延長，兩線間的垂直距離 △J 叫階差，在 △J/2 處可以找到 C 點。從 C 點作切線與前基線延長線相交於 B 點。
2).生物可降解材料提公升機械性。高聚物材料的力學強度和高聚物分子鏈的主價力、分子間作用力及大分子鏈的柔性有密切關係。
Zhao 等通過溶液混合製備了石墨烯含量為 1.8vol% 的聚乙烯醇 (PVA) 複合材料並研究了其力學效能，他們發現複合材料的抗拉強度提高了 150%，楊氏模量提高了 10 倍左右。一般來說，提高隨著結晶度的增加，聚合物的屈服應力、強度、模量和硬度都增加，而斷裂伸長和衝擊韌性則下降，即結晶使聚合物變脆、變硬。
再者，考慮到生物可降解因素不適合加入其他聚合物或纖維，如何在有限方式中找到平衡點才是重點。
3).導熱高分子材料。石墨烯是片狀材料，加入到高分子後如果形成離島結構將無法達到導熱材料的要求，但過高的滲濾閾值或造成高分子變硬變脆，適度加入非片狀結構材料可有效解決這個問題。
高分子材料與工程的就業方向有哪些？
Leonardo 本人高分子材料應屆畢業生，由於學校一般，本專業考研人數多，其他的基本在江浙滬地區的工廠。從事塑料橡膠等比較多，但普遍待遇較差。如果想待遇好一點的話就考研吧，畢竟本專業還是注重學歷的。功能材料和新材料等領域更是需要高學歷的。 從學科角度講，高分子分三個方向 化學 物理 工程。從應用角...
如何看待高分子材料與工程這門專業？
非筆KJN 今年我也是應屆生。在化學，化工，高分子裡糾結。最後還是第一志願被高分子錄取。怎麼說呢，選擇了，那就努力學，最起碼考個研。也聽說過高分子專業的同學畢業之後流浪到各個行業，我不確定自己將來會是不是這洪流中的一員，也沒想什麼太過現實的問題。至少不能沒開始就已經洩了氣。高分子讀研是必然，某種意義...
大學高分子材料與工程專業的就業前景如何？
wuhuaizai 一些關於該專業的思考 首先，專業課老師，對接專業知識，他的授課任務是讓同學們掌握這類知識。然而，是否這類知識對自己有用，得自己去想明白。老師出於好心，希望同學們掌握知識，未來有乙份好的工作。但是，現代社會，已經不再是工業時代而是資訊時代。你看老師會給你這樣的描述，該行業的就業前景...