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出版者:Wiley

作者:Ian W. Hamley

出品人:

页数:340

译者:

出版时间:2007-11-09

价格:USD 180.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780470516096

丛书系列:

图书标签:

• 软物质
• 聚合物
• 化学
• 凝聚态物理
• 软物质
• 流变学
• 聚合物物理
• 胶体
• 界面科学
• 材料科学
• 物理化学
• 生物物理
• 复杂流体
• 自组装

好的，以下是一份关于一本名为《Introduction to Soft Matter》的图书的详细简介，这份简介侧重于该领域的核心概念、研究方法以及其在现代科学中的地位，但完全不涉及该书的具体内容，旨在提供一个全面且深入的背景概述。 --- 软物质科学导论：跨学科前沿的基石与展望 第一部分：软物质的界定与学科定位 软物质科学（Soft Matter Physics）是当代物理学、化学和材料科学中最具活力和交叉性的领域之一。它聚焦于一类宏观上具有可塑性、易受外部扰动影响，且其结构和动力学行为通常由分子间弱相互作用主导的物质集合。与传统的硬物质（如晶体、金属）相比，软物质的行为受热涨落和熵的支配，展现出远超传统物理学的复杂性与多样性。 本领域的核心吸引力在于其跨越了经典物理学的明确边界，横跨了从纳米尺度到宏观尺度的多个数量级。它不仅是研究复杂流体、聚合物、胶体、液晶、泡沫、乳液、凝胶等日常生活中无处不在的材料的基础科学，更是理解生物系统（如细胞膜、蛋白质聚集体、DNA 缠绕）结构与功能的重要桥梁。 软物质的“软”体现在其形变能级与环境热能（$k_B T$）相当，这意味着材料的微观结构能够在实验温标下快速重构，呈现出时间依赖性、非平衡态特征以及高度的响应性。这种内在的敏感性，使得软物质成为研究复杂系统、非线性动力学以及自组织现象的理想平台。 第二部分：软物质材料的核心组分与基本物理学原理 软物质的范畴极其广泛，其构成单元通常是尺寸介于分子与宏观物体之间，或由大量分子构成的聚集体。理解这些物质，必须掌握支撑其行为的几个关键物理学支柱： 1. 尺度与形态学：从分子到组装体 该领域的基础是理解构成材料的基本单元如何通过自组装形成有序或无序的结构。这包括： 聚合物链（Polymers）：长链分子及其在溶液、熔体或固态下的拓扑构型（如缠结、形成网络）。聚合物的统计力学描述，如高斯链模型、排除体积效应，是理解其粘弹性行为的关键。 胶体粒子（Colloids）：介于分子与宏观颗粒之间的悬浮颗粒。它们在溶液中通过范德华力、电荷排斥力（DLVO 理论）相互作用，形成具有周期性晶体结构或无序液体结构。胶体系统常被用作理解晶体生长、相分离以及玻璃态转变的理想模型系统。 表面活性剂与液晶（Surfactants and Liquid Crystals）：表面活性剂分子因其亲水和疏水部分的差异，倾向于在界面富集，并自发形成双层膜、胶束或微相分离结构。液晶则代表了既有流体流动性又保有某种取向有序性的物质态，它们的宏观性质与分子之间的取向耦合密切相关。 生物大分子：如蛋白质、核酸，它们在高浓度或特定环境下表现出显著的软物质特性，如形成纤维状结构或凝胶网络。 2. 驱动力与平衡态：能量与熵的博弈 软物质的平衡态并非完全由能量最小化决定，熵的贡献往往占据决定性地位。 拓扑熵与构象熵：聚合物链的可翻转性、胶体粒子的空间占据等带来的构象自由度，极大地影响了系统的自由能。 弱相互作用的累积效应：范德华力、氢键、疏水作用、静电排斥与吸引等远弱于化学键的力，在大量分子尺度上积累，决定了宏观的相态和机械响应。 相图的复杂性：软物质的相图极其丰富，可以观察到从简单的单相到复杂的层状、柱状、球状自组装体，以及随温度、浓度、剪切场变化的清晰相变。 3. 动态行为：粘弹性和流变学基础 “软”的本质在于其时间依赖性。软物质的响应速度与其所受的外部扰动频率或时间尺度息息相关。 粘弹性（Viscoelasticity）：大多数软物质既表现出粘性流体的特性（在外力作用下持续变形），又表现出弹性固体的特性（在外力移除后部分恢复原状）。理解如何通过诸如Maxwell模型或Voigt模型来描述这些行为，是分析材料加工和性能的基础。 剪切稀化与触变性：在流体流动（如搅拌、泵送）过程中，材料的粘度随剪切速率的变化而变化，这种非牛顿流体行为是软物质体系在工业应用中必须克服或利用的关键特性。 弛豫过程：系统达到平衡所需的时间尺度（弛豫时间）可以跨越数个数量级，从皮秒级的分子运动到数小时的结构重排，这直接决定了材料的加工窗口和使用寿命。 第三部分：研究工具与实验范式 研究软物质的复杂性需要一系列高度专业化和敏感的实验技术。这些技术旨在同时探测其结构（空间信息）和动力学（时间信息）。 散射技术（Scattering Techniques）：包括小角X射线散射（SAXS）、小角中子散射（SANS）以及动态光散射（DLS）。这些技术能提供从纳米到微米尺度的结构因子和相关函数，揭示自组装的周期性、粒径分布和瞬时结构。 流变学（Rheology）：使用精确控制的应力或应变，测量材料的机械响应。振荡剪切实验是区分粘性、弹性组分以及确定临界胶凝浓度的核心手段。 显微技术：先进的光学显微镜（如共聚焦显微镜、偏振光显微镜）能够实时追踪单个胶体粒子或宏观结构的变化，提供直观的动态信息。 探针技术：利用磁性或光学标记物在软物质内部进行探测，例如利用原子力显微镜（AFM）或光学镊子来测量分子间的单键力或单个颗粒间的相互作用势。 第四部分：软物质科学的前沿交叉领域 软物质的概念已经渗透到几乎所有自然科学和工程领域，并孕育出多个热门的研究方向： 1. 活体软物质（Living Soft Matter） 生物系统本质上是活的、非平衡的软物质。理解活细胞膜的力学特性、细胞骨架网络的动态组装与解聚、以及细菌群落（生物膜）的行为，需要将软物质物理学与生物学相结合。研究的焦点在于生命体如何利用能量输入来维持非平衡态，并进行自驱动的组装和运动。 2. 活性物质（Active Matter） 这是一类由内部能量转换驱动的系统，例如运动的细菌群、收缩的肌动蛋白丝网络。这些系统无法用传统的平衡态热力学来描述，它们展现出独特的集体运动模式，如自组织涡流、带状结构和湍流，对理解宏观生命运动具有深远意义。 3. 软物质在材料工程中的应用 软物质原理是设计下一代智能材料和功能界面的关键。 刺激响应材料：开发能够响应温度、pH值、光照或电场等外部刺激而快速改变形状、粘度或光学性质的材料（如智能水凝胶、形状记忆聚合物）。 软机器人与生物电子学：利用软物质的柔顺性和高形变能力，构建柔性电子器件、可穿戴传感器以及模仿生物组织的软体驱动器。 界面与润湿性：深入理解复杂流体在固体表面的铺展、附着与流动行为，对涂料、润滑剂和微流控芯片的设计至关重要。 总结 软物质科学不仅是理解我们周围世界中“柔性”现象的物理基础，更是一个不断挑战传统物理学范式的研究前沿。它要求研究者掌握统计物理、流体力学、界面化学和材料科学的知识体系，致力于揭示复杂系统中结构、动力学与功能之间深层次的普适性联系。对该领域的深入探索，必将持续驱动从基础科学发现到高技术工程应用的重大突破。

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我对《Introduction to Soft Matter》这个书名的兴趣，源于我对那些能够展现出复杂行为，却又不像传统固体那样坚硬、也不像液体那样自由流动的物质形态的着迷。我一直觉得，这些介于两者之间的“软”物质，拥有着令人难以置信的多样性和应用潜力。我希望这本书能够为我提供一个坚实的知识基础，让我能够理解软物质的科学原理。我期待书中能够从最基本的概念讲起，例如软物质的定义、组成单元以及支配它们行为的基本力学和热力学规律。我尤其希望能够理解，为什么这些由大量分子或颗粒组成的集合体，会表现出宏观上的涌现行为，例如相变、自组装以及对外部刺激的响应。这本书是否会深入探讨软物质的力学性质，例如粘弹性、形变以及它们在不同条件下的行为？我希望能通过学习，理解这些“软”的性质是如何被其微观结构所决定的，以及如何通过调控这些结构来设计功能性的软物质材料。此外，我对软物质在生物系统中的应用非常感兴趣，例如细胞膜的结构和功能、蛋白质的折叠动力学以及DNA的缠绕行为。我希望这本书能够提供一些相关的章节，解释生物软物质的独特之处，以及如何从自然界中汲取灵感来开发新型的生物材料和医疗技术。总而言之，我希望通过阅读这本书，能够深入理解软物质的科学奥秘，并激发我对这个跨学科领域的进一步探索和研究。

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我对《Introduction to Soft Matter》这个书名的兴趣，源于我对那些在日常生活中无处不在，但又常常被我们忽略的材料的深切好奇。我常常思考，那些能够改变形状、具有弹性和延展性的材料，它们的内在机制是什么？从柔软的衣物到流动的化妆品，从食品的质地到医疗中的生物凝胶，软物质似乎是现代生活不可或缺的一部分，而我却对它们的科学原理知之甚少。《Introduction to Soft Matter》这本书，正好可以填补我在这方面的知识空白。我希望这本书能够为我提供一个清晰的切入点，让我理解软物质的定义、分类以及它们与传统物质的区别。我期待书中能够详细介绍几种关键的软物质体系，例如高分子溶液、胶体、液晶、以及生物大分子，并深入探讨它们的微观结构、分子间作用力以及宏观力学响应。我尤其希望能够理解，为什么这些材料会表现出“粘弹性”这种介于粘滞和弹性之间的独特行为，以及这种行为是如何通过其微观结构所决定的。这本书是否会包含一些关于软物质相变、自组装以及在界面和纳米尺度下行为的章节？我希望通过这些内容的学习，能够获得对软物质世界更全面、更深刻的认识。同时，我也希望这本书能够提供一些前沿的研究进展和潜在的应用方向，例如在生物工程、纳米技术以及能源储存等领域的创新应用，这能让我对软物质的未来发展有一个初步的了解。

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我购买这本书的初衷，是想深入了解各种不同类型的软物质材料，并且理解它们之所以被称为“软”的物理基础。我一直对那些具有自组装能力的材料特别着迷，比如那些能够根据环境变化而改变形状或性质的智能材料。这类材料在仿生学、微纳机器人、药物输送等领域都展现出巨大的应用潜力，而它们的核心，往往就隐藏在对“软物质”的深刻理解之中。《Introduction to Soft Matter》这个名字，让我看到了将这些看似分散的知识点串联起来的可能性。我希望这本书能够从基础概念入手，清晰地界定什么是软物质，它与传统意义上的“硬”物质有什么根本性的区别。我期待书中能够详细介绍不同种类的软物质，例如高分子溶液、胶体分散体、液晶、凝胶、生物分子等，并且阐述它们各自独特的结构和性质。更重要的是，我希望能够理解，是什么样的力学原理、热力学规律以及统计物理方法，在支配着这些软物质的行为。这本书是否会提供一些直观的图示或模型，来帮助我们理解那些抽象的概念？我尤其关心书中是否会探讨软物质的相变行为，以及它们在界面和纳米尺度下的特殊现象。我希望通过阅读这本书，能够建立起一个关于软物质世界的宏观图景，并且能够识别出不同软物质材料的关键特征和潜在应用。这本书能否提供一些实际的例子，说明这些软物质是如何在现实世界中发挥作用的？

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我一直对那些具有“生命感”的材料充满好奇，那些能够响应环境变化、自我修复、甚至进行自我组装的材料，它们似乎比传统的刚性材料更加迷人。《Introduction to Soft Matter》这个书名，精准地抓住了我一直以来想要探究的核心——那些介于固态与液态之间，拥有独特力学和结构属性的物质。我希望这本书能够为我提供一个坚实的理论基础，让我理解这些“软”物质的根本原理。我期待书中能够详细介绍软物质的构成，例如大分子、胶体颗粒、以及它们在溶剂中的行为。更重要的是，我希望能够理解，是什么样的微观相互作用和集体行为，导致了这些物质在宏观上表现出的各种奇特现象，比如非牛顿流体行为、相变、液晶的有序排列等。这本书是否会深入探讨软物质的力学性质，例如粘弹性、形变、以及它们如何对外部刺激做出响应？我希望能够理解，为什么它们不像固体那样坚固，也不像液体那样完全无序，而是介于两者之间，拥有独特的“韧性”和“变形能力”。此外，我对软物质在生物系统中的应用尤为感兴趣，比如细胞膜、蛋白质折叠、DNA等。我希望这本书能够提供一些关于生物软物质的章节，解释它们在生命活动中的关键作用，以及如何通过模仿这些自然界的精妙设计来创造新材料。我希望这本书能够以一种引人入胜的方式，帮助我构建起对软物质世界的全面认知，并且能够启发我思考更多关于仿生材料和智能材料的未来发展。

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作为一名对材料科学充满好奇心的非专业读者，《Introduction to Soft Matter》这个书名立刻抓住了我的眼球。我常常在日常生活中接触到各种柔软、有弹性的材料，例如海绵、果冻、甚至是衣服的面料，但对它们背后的科学原理却知之甚少。我希望这本书能够为我提供一个清晰的起点，让我能够理解“软物质”到底是什么，它与我们熟悉的固体和液体有何不同。我期待书中能够系统地介绍几种主要的软物质类型，比如聚合物溶液、胶体、液晶、凝胶等，并且阐述它们各自的结构特点和宏观性质。我尤其希望能够理解，这些材料之所以被称为“软”，是因为它们的分子或颗粒在微观尺度上具有什么样的特征，以及这些特征如何在宏观上导致它们表现出独特的力学行为，例如粘弹性、形变和自组装能力。这本书是否会包含一些关于软物质相变、界面现象以及在不同尺度下的行为的介绍？我希望通过这些内容的学习，能够获得对软物质世界一个全面而深刻的认知。同时，我也希望这本书能够提供一些生动有趣的例子，说明软物质是如何在我们的生活中发挥作用，例如在食品加工、医药输送、以及化妆品制造等领域的应用，这能帮助我更直观地理解软物质的价值和潜力，并且激发我对这个迷人领域的进一步探索。

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当我看到《Introduction to Soft Matter》这本书的标题时，一种强烈的求知欲油然而生。我一直对那些在宏观尺度上表现出类似流体的行为，但又在微观尺度上具有一定结构性的物质充满好奇。从高分子材料到胶体溶液，再到液晶和凝胶，这些“软”的物质在现代科学和技术中扮演着越来越重要的角色，而我对它们的系统性认知却一直停留在零散的阶段。《Introduction to Soft Matter》这个名字，预示着它将为我提供一个清晰、全面的学习路径。我期待书中能够从基础概念入手，详细阐述软物质的定义、分类，以及与传统物质（如理想气体、固体）的区别。我尤其希望能够理解，是什么样的分子间作用力、热力学原理以及统计物理模型，在支配着这些软物质的宏观性质，例如粘度、弹性和相变行为。这本书是否会深入探讨软物质的力学特性，例如粘弹性、形变、以及它们如何对外界刺激做出响应？我希望能够通过学习，理解这些“软”的性质是如何由其微观结构所决定的，并且能够掌握如何通过设计和调控这些结构来获得特定的功能。此外，我对软物质在生物体内的应用，例如细胞膜的流动性、蛋白质的折叠以及DNA的缠绕行为，非常感兴趣。我希望这本书能够提供一些相关的章节，解释生物软物质的独特性，以及如何借鉴自然界的精妙设计来开发新型的生物材料和医疗技术。总而言之，我希望通过阅读这本书，能够建立起对软物质世界的全面理解，并激发我对这个迷人领域的进一步探索和研究。

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作为一个对材料科学领域的新晋爱好者，我经常在各种科幻小说和技术新闻中听到“软物质”这个词，但对它的具体内涵总是一知半解。《Introduction to Soft Matter》这本书的出版，就像是为我打开了一扇通往这个奇妙世界的大门。我希望这本书能够以一种既严谨又不失趣味的方式，引领我探索软物质的奥秘。我希望它能从最基本的问题开始，例如：软物质的定义是什么？它有哪些常见的例子？它与我们日常生活中熟悉的固体和液体有何不同？我期待书中能够系统地介绍软物质的几个主要类别，比如聚合物、胶体、液晶、泡沫、凝胶等，并且深入剖析它们的微观结构和宏观性质之间的关系。我特别感兴趣的是，为什么这些材料能够表现出如此丰富的行为，例如自组装、响应性、以及在不同尺度下的涌现特性。这本书是否会涉及到一些基本的物理学概念，例如熵、自由能、表面张力、粘弹性等，并且解释它们是如何在软物质系统中发挥作用的？我希望能够理解，通过对这些基本原理的掌握，我们如何能够设计和调控软物质的性质，以满足特定的应用需求。这本书是否会提供一些具体的应用案例，例如在生物医学、能源、环境等领域的创新应用？我希望通过阅读这本书，不仅能够增长知识，更能激发我对这个领域进一步研究的兴趣，甚至能启发我思考未来的科技发展方向。

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我之所以会对《Introduction to Soft Matter》这本书产生浓厚的兴趣，是因为我一直以来对那些能够“流动”的固体和具有“结构”的液体所着迷。在我看来，这些物质形态模糊的材料，往往蕴含着最令人兴奋的科学和技术潜力。我希望这本书能够为我提供一个系统性的框架，让我能够理解软物质的科学基础。我期待书中能够从宏观到微观，清晰地解释软物质的定义、基本组成单元以及它们之间的相互作用。我特别希望能够理解，为什么这些由大量分子或颗粒组成的集合体，会表现出如此多样的宏观性质，例如非牛顿流体行为、液晶有序相、以及凝胶的网络结构。这本书是否会深入探讨软物质的力学特性，例如粘弹性、形变能力以及它们如何对外界刺激（如温度、电场、化学物质）做出响应？我希望能够通过学习，理解这些“软”的性质是如何被精确调控的，从而实现各种智能材料的设计。此外，我对软物质在生命科学中的应用非常感兴趣，例如细胞膜的流动性、蛋白质的折叠动力学以及DNA的缠绕行为。我希望这本书能够提供一些相关的章节，解释生物软物质的独特之处，以及如何借鉴这些自然界的范例来开发新型生物材料和医疗技术。总而言之，我希望通过阅读这本书，能够深入理解软物质的科学原理，并且激发我对这个领域的进一步探索和思考。

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当我第一次看到《Introduction to Soft Matter》这本书的标题时，我立刻被这个概念所吸引。在我固有的认知中，物质要么是坚硬的固体，要么是流动的液体，而“软物质”这个词，似乎打开了一个全新的维度。我一直觉得，很多在我们日常生活中习以为常的现象，例如肥皂泡的形成、面团的发酵、甚至血液的流动，都与这类特殊的物质形态有关。我希望这本书能够帮助我系统地理解“软物质”这个概念的科学定义，它与我们熟悉的物理学概念（如固、液、气）有何区别和联系。我期待书中能够深入介绍软物质的几个主要类别，比如聚合物溶液、胶体分散体、液晶、凝胶、泡沫等，并且阐述它们各自独特的微观结构和宏观性质。这本书是否会从统计物理和热力学的角度，解释软物质的涌现行为和自组织现象？我希望能够理解，为什么这些由大量分子或颗粒组成的复杂体系，能够表现出有序的结构和复杂的动态行为。我特别希望能够理解书中关于软物质的“界面”和“尺度”效应，例如它们在纳米尺度下的行为和在界面上的特殊吸附现象，这对于理解很多生物过程和材料制备至关重要。我希望能从这本书中获得一些关于软物质材料的实际应用案例，例如它们在食品科学、化妆品、医药、以及新型电子器件中的应用，这能帮助我更直观地理解软物质的价值和潜力。

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这本书的封面设计就吸引了我，那种柔和的色彩搭配和略带抽象的图案，很容易让人联想到它所涵盖的“软物质”这一概念——一种介于固态和液态之间的奇妙物质形态。我一直对那些在宏观尺度上呈现出流体行为，但又具有一定结构性的材料充满好奇，比如聚合物、胶体、液晶等等。一直以来，我对这些物质的认识都是碎片化的，要么是从物理课本里零星了解到的基本概念，要么是在科普文章里读到的惊鸿一瞥。然而，我总觉得缺少一本能够系统性地梳理这些知识，并且深入浅出地讲解其背后科学原理的读物。《Introduction to Soft Matter》这个书名，直观地传达了它旨在为初学者提供一个清晰入口的意图，这正是我所需要的。我希望这本书能够帮我建立起一个坚实的知识框架，理解软物质的构成、性质以及它们是如何被科学界研究的。我尤其期待书中能够解释清楚，为什么这些看似“柔软”的物质，却在我们的日常生活中扮演着如此重要的角色，从食品到纺织品，从生物材料到电子器件，它们无处不在。书中是否会涉及一些经典的实验案例，或者是一些具有里程碑意义的研究发现？我希望它能提供一些历史的视角，让读者了解软物质科学是如何一步步发展至今的。此外，对于我这样背景并非完全是物理或化学专业的人来说，我非常看重书籍的讲解方式。我希望它能够避免过于晦涩的数学推导，或者至少能够提供清晰的逻辑解释和生动的类比。我希望能够在这个过程中，不仅仅是被动地接受知识，更能激发出自己独立思考和探索的兴趣，甚至能启发我去思考一些新的应用方向。

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我读的是2000版

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非平衡物理是理论物理的大势之一, 在如此化学的课本里能见到重整化群计算得到的结果(Flory scaling law), 意料之外, 逻辑之中

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