高分子物理学

章节摘录

　　第2章　单链构象　　凝聚态物质是由发生较强相互作用的分子构成的，因此对于低摩尔质量化合物本体性质的讨论从一开始就集中在分子间作用力在建立体系热平衡中的作用上。在处理高分子体系时，遇到的情况则不同。由于每个大分子都拥有数量巨大的内部自由度，因此对单个高分子性质的分析就成了首要的问题。显然，对单链行为的理解是处理凝聚态性能的前提，事实上，单链行为可以反映更多信息，对它的理解本身就是一个重大的进步。当然，分子间作用力可以支配许多现象，如高分子二元混合体系的相行为、聚电解质溶液的结构和高分子熔体的流动特性，但是其他一些重要现象，特别是黏弹性，主要是受单个高分子的动力学性质控制。因此，介绍高分子物理首先要介绍高分子单链的构象状态，这是很自然的，也是很有必要的。　　2.1　旋转异构态　　以聚乙烯为例，考虑其整个空间结构（图2.1）。类似聚乙烯这样的高分子链有很大的内在柔性，能够完全改变自身的构象。一般来说，一个分子链的自由度数等于其原子数的三倍。为方便起见，通常将这些自由度分成两类。第一类是考虑键角和键长的变化，这些变化在分子振动时发生，其频率在红外区域。这些形式的运动能力有限，不会影响到链的总体形态。第二类运动则有不同的形式，具有改变链形态的能力。这类运动是指绕C-C键的旋转，能够把图2.1中的伸直链转变成线团，也能够实现所有不同构象态之间的转变。显然，处理某个高分子的构象问题时，只有后一类自由度需要考虑。因此，讨论某个高分子的构象态时首先需要分析键的旋转势能（bond rotation potentials）。

前言

　　如果把牛顿发表“自然哲学的数学原理”的1687年作为近代科学的诞生日，仅300多年中，知识以正反馈效应快速增长；知识产生更多的知识，力量导致更大的力量。特别是20世纪的科学技术对自然界的改造特别强劲，发展的速度空前迅速。在科学技术的各个领域中，化学与人类的日常生活关系最为密切，对人类社会的发展产生的影响也特别巨大。从合成DDT开始的化学农药和从合成氨开始的化学肥料，把农业生产推到了前所未有的高度，以致人们把20世纪称为“化学农业时代”。不断发明出的种类繁多的化学材料极大地改善了人类的生活，使材料科学成为了20世纪的一个主流科技领域.化学家们对在分子层次上的物质结构和“态－态化学”、单分子化学等基元化学过程的认识也随着可利用的技术工具的迅速增多而快速深入。　　也应看到，化学虽然创造了大量人类需要的新物质，但是在许多场合中却未有效地利用资源，而且产生了大量排放物造成严重的环境污染。以至于目前有不少人把化学化工与环境污染联系在一起。　　在21世纪开始之时，化学正在两个方向上迅速发展。一是在20世纪迅速发展在惯性驱动下继续沿各个有强大生命力的方向发展；二是全方位的“绿色化”，即使整个化学从“粗放型”向“集约型”转变，既满足人们的需求，又维持生态平衡和保护环境。　　为了在一定程度上帮助读者熟悉现代化学一些重要领域的现状，科学出版社组织编辑出版了这套《现代化学基础丛书》。丛书以无机化学、分析化学、物理化学、有机化学和高分子化学五个二级学科为主，介绍这些学科领域目前发展的重点和热点，并兼顾学科覆盖的全面性。丛书计划为有关的科技人员、教育工作者和高等院校研究生、高年级学生提供一套较高水平的读物，希望能为化学在新世纪的发展起积极的推动作用。

书籍目录

丛书序中文版序中文版序（原文）译者前言第三版前言第一版前言第1章　链的组成和构造第2章　单链构象2.1　旋转异构态2.2　螺旋2.3　线团2.3.1　理想链2.3.2　扩张链2.4　持续链2.5　伊辛链第3章　高分子溶液3.1　稀溶液和亚浓溶液3.2　排除体积力的屏蔽3.3　聚电解质溶液3.3.1　电荷的凝聚和屏蔽3.3.2　链伸展、盐效应和链间有序化3.3.3　渗透压第4章　高分子共混物和嵌段共聚物4.1　高分子混合物的Flory-Huggins处理4.2　相分离机制4.3　临界涨落和旋节线分解4.3.1　临界散射4.3.2　分解动力学4.4　嵌段共聚物相4.4.1　层状结构4.4.2　预转变现象第5章　高分子的半晶状态5.1　结构的表征5.1.1　形态元素5.1.2　结构参数5.2　结晶和熔融动力学5.3　结构发展的定律5.4　次级结晶的机理5.4.1　插入模式5.4.2　表面结晶和熔化5.5　从取向的熔体中结晶第6章　力学和介电响应6.1　响应函数6.1.1　黏弹性6.1.2　取向极化6.1.3　普适关系6.2　松弛模式6.2.1　单时间松弛过程6.2.2　滞后和松弛时间谱6.3　特定松弛过程和流动行为6.3.1　局部过程6.3.2　玻璃态-橡胶态转变和熔体流动6.3.3　玻璃化转变温度6.3.4　部分结晶体系的松弛第7章　共轭高分子7.1　电光活性7.1.1　激发和自由电荷7.1.2　电致发光7.2　掺杂效应7.2.1　电导率7.2.2　磁性和反射率第8章　微观动力学8.1　涨落耗散定理8.2　Rouse模型8.2.1　应力松弛8.2.2　介电正则模式8.3　高分子熔体的缠结效应8.4　溶液黏度8.4.1　中性高分子：流体动力学作用8.4.2　聚电解质：库仑作用第9章　非线性力学9.1　橡胶弹性9.1.1　理想橡胶的固定连接点模型9.1.2　Cauchy应变张量9.1.3　Finger本构方程9.2　中性和电解质凝胶的溶胀9.3　非牛顿熔体的流动9.3.1　流变学材料函数9.3.2　Lodge液体9.3.3　应力-光学定则第10章　形变、屈服和断裂10.1　半晶高分子的剪切形变10.1.1　临界应变10.1.2　拉伸应力的组成10.1.3　成颈力学10.1.4　纤维状的有序态10.2　银纹10.3　脆性断裂10.3.1　线性断裂力学10.3.2　缓慢裂缝生长模式附录A　散射实验A.1　基础A.1.1　基本方程A.1.2　时间分辨的散射实验A.2　可见光、X射线和中子散射实验中的绝对强度A.3　小角散射性质A.3.1　Guinier定理A.3.2　前向散射A.4　特殊高分子体系A.4.1　二元共混体系和嵌段高分子A.4.2　两相层状体系附录B　符号集（略）附录C　参考书籍参考文献

作者简介

《高分子物理学:理解其结构和性质的基本概念》以系列讲座的形式介绍了这一材料科学中的重要分支领域，主要着力于基本概念而不是实验技术和理论方法。《高分子物理学:理解其结构和性质的基本概念》以一个实验科学家多年的研究视角由浅入深地对高分子物理学研究领域中的一些基本概念作了较为生动而详细的介绍，内容涵盖从链构象、高分子溶液、共混物和嵌段共聚物以及半晶态的结构，到力学和介电响应、导电高分子、微观动力学、非线性力学以及变形屈服和断裂等性能。高分子科学研究中常用的散射实验（原理到应用）也在《高分子物理学:理解其结构和性质的基本概念》附录中作了介绍。

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