高分子凝聚态物理及其进展

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出版者:华东理工大学出版社
作者:吴其晔
出品人:
页数:306
译者:
出版时间:2006-8
价格:36.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787562819127
丛书系列:
图书标签:
  • 高分子
  • 凝聚态物理
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  • 相变
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具体描述

本书提出了高分子凝聚态物理的基本框架,介绍了该门新学科的基本概念、理论、部分研究热点和成果,主要有:高分子从单分子链到多分子链的凝聚过程,高分子软物质特性,软物质中的相变及聚合物相变的亚稳定性;分子间相互作用与超分子组装;以及高分子的几种特殊凝聚态等。本书可作为材料类研究生数学用书,也可供材料类高年级本科生和相关专业的科技工作者参考。

《高分子凝聚态物理及其进展》 本书深入探讨了高分子凝聚态物理这一前沿交叉学科的核心理论、关键概念以及最新的研究进展。高分子凝聚态物理是物理学与高分子科学交叉融合的产物,旨在理解宏观高分子材料的性能与微观分子结构、动力学行为之间的深刻联系。本书系统性地梳理了高分子凝聚态物理的理论框架,从统计力学、相变理论到输运现象,层层深入,为读者构建了一个坚实的基础。 核心理论与概念解析: 高分子链的构象与统计: 本书首先从高分子链的自由卷曲模型、 the worm-like chain model 等经典模型出发,详细阐述了高分子链在溶液和本体中的统计行为,包括链的均方末端距、回转半径等关键参数的计算。进一步,引入了链的链段模型和刷模型,解释了在不同条件下高分子链的空间构象如何影响其宏观性质。 玻璃转变与弛豫动力学: 玻璃转变是高分子材料最显著的宏观现象之一,本书对此进行了深入剖析。从分子动力学模拟和实验数据出发,探讨了玻璃转变的起源,包括自由体积理论、序参数理论等解释。特别关注了高分子动力学中的弛豫过程,如α弛豫、β弛豫等,并介绍了各种弛豫谱的表征方法和理论模型,例如KWW函数、VFT方程等,以揭示高分子链的运动机制。 高分子结晶与液晶态: 结晶是许多高分子材料获得优异力学性能的关键。本书详细介绍了高分子结晶的成核理论、生长机制,以及晶体的结构,如球晶、折叠链晶等。针对具有特定分子结构的线型和环状高分子,探讨了其液晶态的形成条件、相图以及液晶高分子的结构-性能关系。 高分子溶液的相行为: 本书深入研究了高分子在溶剂中的溶解度、相分离行为以及临界现象。从Flory-Huggins理论入手,解释了高分子-溶剂相互作用参数的意义,并探讨了theta温度、临界溶解温度等关键概念。此外,还介绍了高分子链在稀溶液、半稀溶液和浓溶液中的统计行为差异。 高分子网络的形成与性质: 交叉联通的高分子网络是橡胶、水凝胶等功能材料的基础。本书详细阐述了网络形成过程中化学交联和物理交联的机制,以及网络结构(如交联密度、节点缺陷)对材料宏观性质(如弹性、溶胀比)的影响。 最新研究进展与应用: 高分子复合材料的界面物理: 随着功能材料需求的不断提高,高分子复合材料的研究日益受到重视。本书将重点介绍高分子基体与填料(如纳米粒子、碳纳米管)之间的界面相互作用,以及界面物理如何影响复合材料的力学、热学和电学性能。 响应性高分子材料: 响应性高分子材料能够对外界刺激(如温度、pH、光、电场)做出可逆响应,在生物医学、智能器件等领域具有广阔的应用前景。本书将深入探讨各种响应性高分子的设计理念、响应机制以及宏观性能表征。 高分子自组装与微纳结构: 利用高分子链的分子识别和聚集特性,可以构筑复杂的微纳结构。本书将介绍高分子自组装的驱动力,如疏水作用、π-π堆积等,以及由此形成的各种有序结构,如胶束、囊泡、层状结构等,并探讨其在药物输送、纳米制造等方面的应用。 高分子玻璃化转变的先进理论与模拟: 随着计算能力的提升,分子动力学模拟在高分子凝聚态物理研究中扮演着越来越重要的角色。本书将介绍基于第一性原理计算和粗粒化模型模拟在高分子动力学、相变行为研究中的应用,以及这些模拟技术如何为理解玻璃转变的微观起源提供新的视角。 高分子弛豫在动态过程中的作用: 除了静态性质,高分子材料在动态载荷下的行为也至关重要。本书将深入分析高分子链的弛豫过程如何影响材料的粘弹性、蠕变和应力松弛等动态力学性能,以及如何通过材料设计来调控这些性能。 高分子凝聚态物理在能源与环境领域的应用: 探讨高分子材料在太阳能电池、锂离子电池隔膜、膜分离技术以及生物可降解材料等能源和环境领域中的应用,并阐述其凝聚态物理原理如何支撑这些先进技术的实现。 本书旨在为研究生、科研人员以及对高分子凝聚态物理感兴趣的读者提供一个全面而深入的视角。通过对经典理论的梳理和对最新研究进展的介绍,本书力求帮助读者建立扎实的理论基础,掌握前沿的研究方法,并激发其在高分子凝聚态物理领域的进一步探索。

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读后感

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用户评价

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这本《高分子凝聚态物理及其进展》让我对高分子材料的微观世界有了前所未有的清晰认识。读这本书的过程,就像是在探索一个错综复杂但又充满规律的宇宙。作者没有停留在基础的概念讲解,而是深入剖析了高分子链在不同聚集状态下的运动、相互作用以及由此产生的宏观物理性质。特别是关于玻璃化转变的章节,我一直对这个现象感到困惑,但通过书中对链段运动、自由体积理论以及动力学关联的详尽阐述,我终于能够从物理学的角度理解其内在机制。作者还巧妙地运用了统计力学和热力学原理来解释高分子体系的相变行为,比如结晶、熔融以及各种液晶相的形成。书中对不同类型的液晶高分子,如杆状、盘状以及侧基液晶高分子的结构、形成条件和物理性能的对比分析,让我印象深刻。它不仅解释了为什么这些高分子会呈现出液晶态,更重要的是,它还探讨了如何通过分子设计来调控液晶相的稳定性、各向异性以及响应性,这对于开发新型智能高分子材料具有极高的指导意义。

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总而言之,这本书为我打开了一扇通往高分子凝聚态物理世界的大门。它不仅传授了丰富的知识,更重要的是,它教会了我如何去思考,如何去探索。无论是对于高分子科学的初学者,还是有一定基础的研究者,这本书都将是一份宝贵的参考资料。书中对动力学理论的讲解,让我对高分子材料的加工和应用有了更深入的理解,例如,如何通过控制加工条件来影响材料的微观结构和最终性能。这本书的价值,远远超出了我最初的预期。

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从这本书中,我学到了许多研究高分子凝聚态物理的科学方法和思维模式。它不仅是一本知识的宝库,更是一本培养科研思维的教科书。作者在介绍不同理论模型时,会分析模型的适用范围和局限性,以及如何通过实验来验证或修正这些模型。这种严谨的科研态度和批判性思维,对我今后的学习和研究有着重要的指导意义。书中关于高分子动力学的章节,详细介绍了弛豫过程的描述,以及如何区分不同尺度的运动,例如短程的链段运动和长程的整体运动。这对理解材料的粘弹性行为至关重要。

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这本书的“进展”部分更是令人振奋,它让我窥见了高分子凝聚态物理研究的前沿动态。从对复杂高分子体系(如嵌段共聚物、星形高分子、超支化高分子)的自组装行为的深入研究,到利用先进的实验技术(如原子力显微镜、中子散射、X射线衍射)来表征高分子的微观结构和动力学过程,都展现了该领域的蓬勃发展。我特别对书中关于高分子在界面上的行为的讨论感兴趣。高分子在表面的吸附、取向以及与基底的相互作用,对涂层、薄膜、生物材料等应用至关重要。作者详细介绍了表面能、吸附等温线以及不同表面处理方法对高分子界面行为的影响。此外,书中还涉及了高分子在纳米尺度下的凝聚态行为,例如纳米颗粒的包覆、纳米纤维的形成以及纳米复合材料的结构与性能关系。这些内容不仅拓宽了我的视野,也让我看到了高分子科学在解决现代科技难题中的巨大潜力。

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《高分子凝聚态物理及其进展》这本书的结构设计非常合理,从基础理论到前沿应用,层层递进,引导读者逐步深入。作者在讲解理论概念时,总是会引用大量的实验数据和图表作为佐证,使得抽象的物理原理变得直观可感。我特别欣赏书中对实验方法的介绍,这不仅让我了解了高分子凝聚态物理研究是如何进行的,也让我学会了如何去解读实验结果。例如,在描述高分子链的动力学性质时,作者详细介绍了动态光散射、核磁共振弛豫以及介电谱等技术,并解释了它们如何能够提供关于链段运动、弛豫时间等关键信息。此外,本书还关注了高分子在复杂环境下的行为,比如在高压、高温、溶剂环境下的相变和结构变化。对高分子溶液的相行为,如临界溶解温度、聚沉现象以及对溶剂性质的敏感性,都做了深入的探讨。

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这本书的深度和广度都令人惊叹。作者不仅涵盖了高分子凝聚态物理的核心内容,还涉及了许多交叉学科的知识,如统计物理、材料科学、表面化学甚至生物物理。例如,在讨论高分子在生物体系中的应用时,书中介绍了蛋白质折叠、DNA的结构和功能,以及高分子在药物传递和生物传感器中的作用。这些内容让我看到了高分子凝聚态物理与生命科学的紧密联系。我对书中关于高分子网络的章节印象特别深刻,详细讲解了凝胶的形成、溶胀行为以及网络结构对力学性能和传递性质的影响。这对于理解水凝胶、弹性体等材料至关重要。

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我特别喜欢书中对高分子材料微观结构的描述。从高分子链的卷曲、缠结,到无定形区域的团聚体和结晶区域的球晶、韧带,书中都进行了细致入微的描绘。这些微观结构是如何影响材料的力学性能、光学性能和热学性能的,书中都有详尽的解答。例如,通过调控结晶度、球晶大小和取向,可以显著改变聚合物的强度、韧性和透明度。此外,书中还介绍了高分子合金和共混物的相容性问题,以及如何通过添加相容剂来改善不同聚合物之间的界面性能。

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《高分子凝聚态物理及其进展》给我带来了许多启发性的思考。书中关于高分子材料在外部激励下的响应性行为,如热响应、溶剂响应、pH响应等,让我对“智能材料”有了更深刻的认识。作者分析了这些响应机制的微观物理基础,例如温度变化如何影响高分子链的构象和溶解度,以及化学环境的变化如何引起高分子链的质子化或去质子化,进而改变其溶解性或聚集状态。这为设计和开发具有特定功能的智能高分子材料提供了坚实的理论支撑。此外,书中还探讨了高分子材料在光、电、磁等领域的应用,例如光致变色高分子、导电高分子以及磁响应高分子,这些都展现了高分子材料的多功能性。

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阅读《高分子凝聚态物理及其进展》的过程,更像是一次思维的洗礼。它教会我如何从一个全新的角度去审视那些我们日常生活中习以为常的高分子材料。例如,为什么有些塑料在低温下会变脆,而在高温下又会变得柔软?书中关于高分子固体态的章节,详细阐述了无定形和结晶区域的结构特点,以及温度、应力等外部因素对这些区域的影响,从而解释了材料的力学性能变化。作者还讨论了高分子链的拓扑结构,如交联、环状高分子以及打结的聚合物链,以及这些结构对材料宏观性质的独特影响。这些内容让我意识到,即便是最简单的聚乙烯或聚丙烯,其内在的物理行为也极其复杂和有趣。

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《高分子凝聚态物理及其进展》是一本能够激发读者深入思考的佳作。它让我不仅仅满足于对高分子材料的宏观认识,而是引导我去探究其微观世界的奥秘。书中对不同高分子材料的结构-性质关系的探讨,让我能够更深入地理解材料设计的基本原理。例如,在设计耐高温高分子时,需要考虑高分子主链的刚性和链间作用力;在设计高强度高分子时,需要考虑链的规整性和结晶度。这种系统性的思维方式,对于从事材料科学研究的任何人来说,都是极其宝贵的。

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