具体描述
本书是普通高等教育材料成形及控制工程专业改革教材之一。书中介绍了表面热处理、表面形变强化、电镀与化学镀、热扩渗、热喷涂与喷焊、涂装技术、转化膜与着色技术、气相沉积极、微细加工技术、高能束技术以及其它表面工程技术。兼顾基础知识与学科前沿，在有限的篇幅内对“表面工程学”的内涵进行了拓宽，更加丰富、全面地反应出表面工程技术的特点。含盖了材料学、材料加工工程、物理、化学、治金、机械、电子与生物等学科领域，题材广泛、内容丰富。
本书可作为高等院校材料学、材料加工工程、材料物理、材料化学等专业的本科生、研究生教材，也可供相关专业的师生和有关工程技术人员参考。c
《高分子材料科学与应用》 书籍简介 一、 内容概述与学科定位 《高分子材料科学与应用》是一部全面、深入探讨高分子材料基础理论、合成方法、结构-性能关系及其广泛工程应用的专著。本书旨在构建一个严谨的理论框架，同时紧密结合当前工业界和前沿研究的热点，为材料科学、化学工程、高分子化学、生物医学工程及相关领域的学生、研究人员和工程技术人员提供一本权威性的参考教材与工具书。 本书的核心聚焦于聚合物的微观结构如何决定宏观性能，并系统阐述了如何通过精确的化学合成和加工技术来调控这些性能，以满足现代工程对高性能、多功能材料的严苛要求。它不是简单罗列现有材料的目录，而是深入剖析了高分子体系的内在物理化学规律。 二、 核心章节与理论深度 本书内容结构清晰，由基础理论、合成与表征、性能与加工、以及前沿应用四大板块构成，共计二十章，字数约五十万字。 第一篇：高分子基础理论（第1-5章） 此部分奠定了整个学科的理论基石。 第1章：聚合物的化学结构与分类： 详细介绍了单体、聚合度、聚合物的拓扑结构（线型、支化、交联、星形等），以及重要的高分子家族（聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、环氧树脂等）的分子式和基本特征。重点阐述了链柔性、刚性及其对宏观热力学性质的影响机制。 第2章：聚合物的分子量测定与分布： 深入探讨了数均分子量（Mn）、重均分子量（Mw）和粘均分子量（Mv）的理论基础及其在凝胶渗透色谱（GPC）、光散射法等实验技术中的实际应用。强调分子量分布对材料加工性能和力学性能的决定性作用。 第3章：高分子溶液的热力学： 采用Flory-Huggins理论，详细分析了聚合物在良溶剂、不良溶剂和贫溶剂中的行为。引入了相互作用参数（$chi$）的概念，并结合溶解度参数（Hildebrand, Hansen）来预测溶解性，对涂层、粘合剂的配方设计至关重要。 第4章：高分子链的统计力学： 这是理解高分子弹性的关键。本书详细推导了高斯链模型和维氏链模型，解释了熵弹性（橡胶弹性）的微观机理，并探讨了自由体积理论在描述高分子粘弹性行为中的作用。 第5章：高分子固态结构与结晶学： 探讨了非晶态、半结晶态聚合物的微观结构。重点分析了球晶的形成、生长机制、熔点（Tm）与玻璃化转变温度（Tg）的关系。通过X射线衍射（XRD）和差示扫描量热法（DSC）数据，解析结晶度对材料机械强度的影响。 第二篇：合成方法与反应动力学（第6-10章） 本篇聚焦于如何从单体“构建”出具有特定结构的聚合物。 第6章：逐步聚合反应： 详述了缩聚反应（如聚酯、聚酰胺的合成）的反应动力学，包括反应的平衡限制和分子量控制策略，并讨论了本体聚合、溶液聚合等工艺选择。 第7章：连锁聚合反应——自由基聚合： 详细分析了引发、增长、终止、链转移的基元反应。重点剖析了活性链转移（如RAFT、ATRP）的机理，这是实现精确分子量控制的关键。 第8章：连锁聚合反应——离子聚合与开环聚合： 区分了阴离子、阳离子聚合的特点及其对单体结构的要求。深入讲解了环氧丙烷、己内酯等单体的开环聚合，以及如何利用催化剂实现立体选择性聚合。 第9章：共聚物合成与结构设计： 探讨了无规共聚、交替共聚、嵌段共聚的反应序列和转化率对组成的影响。引入了“微观结构”的概念，如序列分布，及其对相分离行为的影响。 第10章：高分子结构修饰与后聚合反应： 涵盖了化学接枝、交联、以及对聚合物侧基进行官能团转化（如聚合物的磺化、卤化）的技术，以赋予材料新的化学反应活性或物理特性。 第三篇：性能表征与加工工程（第11-15章） 本篇连接了材料的“分子”与“工程应用”。 第11章：高分子材料的力学性能： 详述了拉伸、压缩、弯曲和冲击测试。核心是粘弹性本构模型的应用，分析了蠕变、应力松弛现象，并引入了时间-温度等效原理（WLF方程）来预测材料在不同使用条件下的长期行为。 第12章：热性能与热老化： 深入研究Tg、Tm、热分解温度（Td）。阐述了氧化降解、光降解的化学机理，以及抗氧化剂、光稳定剂的作用机制，旨在提高材料的服役寿命。 第13章：电学与光学性能： 分析了聚合物的介电常数、介电损耗的频率依赖性。在光学方面，探讨了双折射现象、透明性、以及液晶聚合物（LCP）的发光特性。 第14章：高分子加工工艺基础： 重点介绍熔融态加工，包括挤出、注塑、吹塑、压延等过程的流变学基础。运用牛顿流体和非牛顿流体模型来描述聚合物熔体的剪切稀化行为，为模具设计提供理论指导。 第15章：高分子材料的界面与复合化： 讨论了如何通过界面粘合剂、表面处理等方式提高纤维增强复合材料（如碳纤维/环氧体系）的性能。强调了界面应力传递效率的计算模型。 第四篇：功能化与前沿应用（第16-20章） 本篇面向尖端科技需求，展示了高分子材料的无限潜力。 第16章：生物相容性与医用高分子： 探讨了可降解聚合物（如PLA, PGA）的体内水解动力学，以及用于药物缓释系统（DDS）的微球、纳米粒的制备与释放曲线建模。 第17章：导电与半导体高分子： 聚焦于共轭聚合物的分子设计（如聚噻吩、聚苯胺），分析了电荷注入、传输机制，及其在有机发光二极管（OLED）和有机太阳能电池（OPV）中的应用。 第18章：智能与响应性高分子： 详细介绍了形状记忆聚合物（SMPs）、刺激响应性水凝胶（如pH、温度敏感水凝胶）的工作原理及其在传感器和软机器人中的潜在应用。 第19章：高分子膜材料与分离技术： 阐述了气体分离膜（如渗透、选择性渗透）和水处理膜（如反渗透、超滤）的孔隙结构、自由体积与分离系数之间的关系。 第20章：绿色化学与可持续高分子： 讨论了生物基单体的开发、可再生资源利用，以及聚合物的化学回收（解聚）和物理回收技术，展望了循环经济在高分子工业中的实现路径。 三、 本书特色 1. 理论与实践的紧密结合： 每一章均配有丰富的工程实例和实验数据分析，使读者能将抽象的分子理论与实际材料的性能参数直接关联起来。 2. 流变学视角的强化： 专门对高分子熔体和溶液的流变学行为进行了深入的分析，这对加工工程人员至关重要。 3. 前沿技术的覆盖： 对近年来快速发展的可控自由基聚合技术、生物医用材料以及有机电子学等领域给予了足够的篇幅和深入的讨论。 4. 严谨的数学推导： 书中包含了必要的统计力学和热力学公式的详细推导过程，确保了理论的深度和严谨性，而非简单的描述性陈述。 《高分子材料科学与应用》是理解和创新聚合物材料的必备工具书，它不仅教授“是什么”，更深刻揭示了“为什么”和“如何做”。
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