聚合物的物理性能 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京世图

作者:

出品人:

页数:519

译者:

出版时间:2004-11

价格:96.00元

装帧:

isbn号码:9787506272520

丛书系列:

图书标签:

• 聚合物
• 物理性能
• 材料科学
• 高分子物理
• 力学性能
• 热性能
• 光学性能
• 电学性能
• 流变学
• 表征测试

现代材料科学前沿：高分子结构与性能调控 导言：跨越微观世界的宏观应用 在人类文明的演进历程中，对新材料的探索和应用始终是推动科技进步的核心驱动力之一。进入二十一世纪，高性能材料的需求日益迫切，尤其是在航空航天、生物医学、信息技术和新能源等尖端领域。本著作《高分子结构与性能调控》正是在这一背景下应运而生，它并非对传统聚合物物理解释的重复，而是将焦点置于分子结构与宏观功能之间复杂、多尺度耦合关系的深入剖析与理性设计。本书旨在为高分子化学、材料科学、物理学以及相关工程领域的科研工作者和高级研究生提供一套系统、前沿的理论框架和实验指导，以期实现对高分子材料功能特性的精准控制。 本书的核心思想在于：任何宏观性能的实现，都根植于其微观结构在不同尺度上的排列、运动和相互作用。我们将材料视为一个复杂的、具有自组织能力的系统，其性能的优化不再依赖于简单的试错法，而是基于对结构-性能关系（Structure-Property Relationship, SPR）的深刻理解和基于模型的预测。 第一部分：高分子结构的多尺度表征与构筑 本书的第一部分着重于构建理解高分子复杂性的基础。我们不再满足于对分子量或玻璃化转变温度的简单罗列，而是深入探讨结构在纳米、微米乃至宏观尺度上的异质性和梯度性。 第一章：链拓扑学的精细化调控 本章详述了超越线性、支化和交联的拓扑学复杂性。重点讨论了星形、刷形、手性拓扑结构以及超支化聚合物的合成方法学，并阐述了这些特定拓扑结构如何影响流变学行为（如剪切变稀、粘弹性恢复）以及在纳米尺度上形成的自组装结构（如胶束、囊泡的稳定性）。特别引入了动态共价键化学（Click Chemistry）在快速、高效构筑复杂拓扑结构中的应用实例，以及如何利用这些精确结构来调控嵌段共聚物相分离的形貌（球形、柱状、层状到复杂的双连续结构）。 第二章：高分子结晶行为的动力学与热力学 深入分析了聚合物结晶的非平衡态动力学。不同于经典的Avrami方程描述，本章侧重于异质成核的机制、晶体生长速度的温度依赖性，以及诱导期与过冷度的关系。我们利用先进的同步辐射小角X射线散射（SAXS）和广角X射线衍射（WAXD）技术，实时追踪薄膜和纤维中拉伸诱导结晶的微观过程，揭示了晶体尺寸、取向度与材料宏观拉伸模量的直接关联。此外，探讨了多晶型现象（Polymorphism）在高分子材料中的重要性，例如在半导体聚合物中的影响。 第三章：界面与混合物的相容性 高分子材料的应用往往涉及复杂的界面，如填料/基体界面、两相共混界面或多层膜界面。本章重点讨论了界面张力、表面自由能以及熵效应在高分子共混物相容性中的作用。引入了Flory-Huggins理论的修正模型，特别是对含极性基团或氢键体系的扩展。我们详细分析了反应性共混（Reactive Blending）如何通过原位反应构建层状结构或化学键合的互穿网络，以克服热力学不相容性，实现性能的协同增强。 第二部分：性能调控的先进策略与前沿应用 在理解了结构基础之后，本书的第二部分聚焦于如何基于这些结构理解，通过外部刺激或材料设计来实现性能的定向调控。 第四章：流变学在加工过程中的预测模型 本章将流变学从描述性工具提升为预测性工具。超越牛顿流体和简单剪切稀化的范畴，深入探讨了粘弹性本构方程（如Maxwell、Voigt模型在复杂高分子熔体中的局限性与修正）。重点介绍了动态机械分析（DMA）在识别分子松弛过程（如α、β弛豫）中的应用，以及如何利用这些弛豫信息来优化注塑、挤出和3D打印过程中的成型条件，避免内应力残余和结构缺陷。 第五章：刺激响应性高分子与智能材料 本书将智能材料的范畴扩展至多重刺激响应性。我们探讨了响应材料的机理，例如： 1. 热响应：围绕聚(N-异丙基丙烯酰胺) (PNIPAM) 体系，分析其LCST（低临界溶解温度）行为与链段极性、分子量以及溶剂分子相互作用的精确关系。 2. 光响应：研究光致异构化（如偶氮苯衍生物）如何用于实现光驱动的形状记忆或自修复，重点在于如何提高光敏单元的效率和耐久性。 3. 化学响应：关注pH、离子强度或特定分子识别引发的体积变化或可逆交联/解交联过程，这些是实现药物缓释和化学传感的关键。 第六章：高性能复合材料的界面设计与力学传递 本章着眼于如何实现纳米填料（如碳纳米管、石墨烯、纳米纤维素）在聚合物基体中的有效分散与界面结合。我们详细分析了界面改性技术（表面接枝、原位聚合）如何调节填料表面的润湿性和化学活性。力学性能的提升不再仅归功于填料的添加，而是深入分析了应力传递效率（Stress Transfer Efficiency）的量化评估方法，以及如何利用有限元分析（FEA）来模拟和优化复合材料在复杂载荷下的失效模式。 第七章：高分子光电功能材料的能级调控 针对有机电子学的需求，本章聚焦于共轭聚合物的能带工程。详细阐述了共轭链的骨架结构（如主链扭曲角、侧基电子效应）如何精确调控最高占据分子轨道（HOMO）和最低未占据分子轨道（LUMO）的能级。讨论了分子内电荷转移（ICT）机制在有机发光二极管（OLED）和有机太阳能电池（OSC）中的作用，并提出了通过引入非共轭间隔单元来调控激子分离效率和载流子传输速率的设计策略。 结语：面向未来的材料创制 《高分子结构与性能调控》力求提供一个超越现象描述的分析视角，强调从原子和分子层次的精准设计到宏观功能的理性涌现这一闭环的构建。本书鼓励读者将实验观察与先进的计算模拟方法（如分子动力学模拟、密度泛函理论计算）相结合，从而加速新一代高分子材料的研发进程。理解和掌握这些多尺度调控的原理，是实现可持续发展和突破性技术创新的基石。

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