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出版者:Wiley-Interscience

作者:Nikos Hadjichristidis

出品人:

页数:440

译者:

出版时间:2002-11-27

价格:USD 195.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471394365

丛书系列:

图书标签:

• Block Copolymers
• Self-Assembly
• Polymer Physics
• Materials Science
• Nanomaterials
• Polymer Chemistry
• Phase Behavior
• Soft Matter
• Macromolecules
• Polymer Blends

《分子编织的艺术：探索聚合物链的精密构建》 本书并非一本关于“Block Copolymers”的书籍，而是深入探讨了构成我们现代世界基础的材料科学领域——高分子材料的精密构建艺术。我们将一同踏上一段探索之旅，揭示如何通过对分子链的精巧设计与控制，创造出具有前所未有性能和功能的全新材料。 第一部分：分子的基础语言 在开始这段旅程之前，我们首先需要理解构成一切物质的微观基石——分子。本书将从最基本的化学键合原理讲起，阐述原子如何组合成分子，以及分子之间的相互作用如何决定物质的宏观性质。我们将详细介绍不同类型的化学键（共价键、离子键、氢键等），并探讨范德华力等分子间作用力在材料行为中的关键作用。 原子与分子的构成： 深入浅出地讲解原子结构、元素周期表及其与分子形成的关系。 化学键的类型与能量： 详细解析不同化学键的形成机理、键能以及它们对材料稳定性的影响。 分子间的相互作用： 探索极性、非极性分子如何相互吸引或排斥，以及这些作用力如何影响材料的相变、溶解度和形态。 高分子单体的多样性： 介绍构成高分子链的基本单元——单体的种类繁多，包括烯烃、芳烃、含杂原子单体等，以及它们各自独特的反应活性。 第二部分：编织长链的技巧 高分子材料的魅力在于其“长链”的特性，这些长链的精确编织赋予了材料独特的延展性、强度和弹性。本书将详细介绍几种关键的高分子合成方法，这些方法如同织布机上的梭子，能够将微小的单体分子巧妙地连接成宏观的长链。 自由基聚合： 揭示自由基如何引发单体链的增长，探讨引发剂、链转移剂等关键因素对聚合过程的影响。我们将分析自由基聚合的优点（操作简便、成本低廉）和缺点（链端控制较难）。 离子型聚合（阴离子与阳离子）： 深入探讨在酸性或碱性催化剂作用下，单体如何形成离子中心并进行链增长。理解这些过程对分子量分布、链结构的影响，以及如何通过精确控制实现“活化聚合”。 配位聚合： 介绍过渡金属催化剂在高分子合成中的核心作用，特别是 Ziegler-Natta 催化剂在聚烯烃合成中的革命性贡献。我们将探讨立体结构控制（全同、间同、无规立构）的重要性以及其对材料性能的深远影响。 缩聚反应： 阐述小分子（如水）在单体反应过程中被移除，从而形成高分子链的机制。我们将详细介绍聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯等重要缩聚高分子的合成方法和特点。 开环聚合： 探索环状单体在高分子合成中的应用，例如环氧乙烷、环状酯等，以及其在制备特定结构高分子中的优势。 第三部分：赋予材料的“智慧” 当基本的聚合物链被成功编织之后，我们还需要赋予它们“智慧”，让它们能够根据外界条件做出响应，或是具备特殊的物理化学性质。本书将着重介绍如何通过引入特定的化学结构或物理形态，来定制高分子材料的功能。 官能团的魔力： 探讨引入不同的官能团（如羟基、羧基、氨基、卤素等）如何改变聚合物链的极性、反应活性以及与其他物质的相互作用，从而影响材料的溶解性、附着性、生物相容性等。 交联网络的构建： 解释交联反应如何将独立的聚合物链连接成三维网络结构，显著提高材料的强度、韧性和耐溶剂性。我们将讨论不同交联方式（化学交联、物理交联）及其应用。 嵌段共聚物的结构与性能（提示：本书并非关于Block Copolymers，但会探讨类似结构设计思想）： 尽管本书的核心内容不在此，但我们会从更广阔的视角出发，类比和借鉴不同链段组合所带来的宏观行为。我们将探讨如何通过将不同性质的链段组合，诱导自组装形成有序微结构，从而实现对材料宏观形貌和性能的精确调控。例如，两亲性嵌段如何形成胶束，疏水性与亲水性链段如何协同作用。 高分子合金与复合材料： 介绍将不同聚合物混合或将聚合物与填料（如纳米颗粒、纤维）结合，以获得兼具各组分优点的复合材料。我们将分析不同组分之间的相容性问题以及如何通过界面工程来优化性能。 响应性高分子： 探索能够对温度、pH值、光照、电场等外部刺激做出响应的高分子材料，例如智能凝胶、形状记忆聚合物等，以及它们在药物递送、传感器、驱动器等领域的应用前景。 第四部分：宏观世界的材料革新 在理解了分子的语言和编织的技巧之后，我们将把目光投向宏观世界，看看这些精密构建的高分子材料是如何改变我们的生活。 高性能工程塑料： 介绍聚碳酸酯、聚醚醚酮 (PEEK) 等在航空航天、汽车制造、电子产品等领域的应用，以及它们优异的力学性能、耐热性和化学稳定性。 功能性膜材料： 探讨聚合物膜在水处理、气体分离、电池隔膜等领域的关键作用，以及膜的孔径、表面性质如何决定其分离效率。 生物医用高分子： 介绍聚乳酸、聚乙醇酸等生物可降解高分子在药物缓释、组织工程支架、缝合线等医疗领域的应用，以及它们与生物体的相互作用。 先进涂层与粘合剂： 阐述聚合物涂层如何提供防护、美观和特殊功能，以及高性能粘合剂如何实现材料的连接与组装。 可持续高分子材料： 关注生物基高分子、可回收高分子等绿色材料的研发进展，以及它们在减少环境影响方面的潜力。 本书将以深入浅出的语言，结合丰富的实例和图示，带领读者领略高分子材料科学的精妙之处。无论您是材料科学领域的初学者，还是希望拓展知识边界的研究者，本书都将为您打开一扇通往分子编织艺术的大门，让您深刻理解材料如何从微观世界的精密设计走向宏观世界的无限可能。

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我阅读这本书的动机，是希望深入理解那些在生物医学领域展现出巨大潜力的复杂高分子体系，特别是那些用于药物递送和组织工程的自组装结构。因此，我对涉及溶液行为、临界胶束浓度（CMC）以及响应性材料的部分格外留心。这本书在理论上详细阐述了链段熵和焓变的平衡，这确实有助于理解体系的驱动力。但是，当谈到水凝胶和两亲性聚合物在生理环境下的稳定性时，我感到内容稍显陈旧。当前的研究热点，例如在生理pH和离子强度下，聚电解质复合物的动态行为，以及如何设计具有“智能触发”释放机制的纳米载体，在书中几乎没有提及。书中对传统的热力学模型依赖过多，对于非平衡态过程的描述显得力不从心。我尝试寻找一些关于原子力显微镜（AFM）在观察这些复杂结构表面形貌时的成像技巧和结果解读，但这些内容被一笔带过，显得不够深入。总的来说，这本书为我勾勒了一个古典高分子物理的版图，但在这个快速迭代的生物材料领域，这个版图的边缘已经开始泛黄了。它似乎更适合在化学系的基础课程中教授，而非面向应用驱动型的生物工程领域。

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这本书的叙事风格是极其严谨和学术化的，它采用了一种自上而下的方式，从最基本的统计力学原理出发，逐步构建起共聚物链段间的相互作用模型。这种严谨性固然可贵，但对于非化学专业背景的读者，尤其是来自材料科学或物理学背景的人来说，初期的门槛显得过高。我发现自己不得不频繁地停下来查阅拉格朗日方程、傅里叶级数展开等预备知识，这极大地打断了阅读的连贯性。书中对数学推导的依赖性太强，以至于在阐述一些关键的物理概念时，其直观性被复杂的数学符号所掩盖。例如，解释“拓扑缺陷”在共聚物结构中的重要性时，如果没有配以大量的、清晰的、带有尺寸标注的图示来直观展示其对介观结构的扰动，仅仅依靠密集的希腊字母公式，很难在脑海中形成清晰的画面。我更倾向于那些能将复杂的数学框架“翻译”成易于理解的物理图像的书籍。这本书更像是为已经掌握了高级统计物理的学生准备的参考书，而不是面向更广泛的材料科学研究人员的通用教材。

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这部书的封面设计着实抓人眼球，那种深邃的蓝色调配上未来感的银色字体，让人立刻联想到高分子科学的精妙与复杂性。我抱着极大的期待翻开第一页，希望能在其中找到关于新型聚合物结构和性能之间关系的权威阐述。然而，我发现作者似乎更侧重于宏观的理论框架构建，对最新的实验技术进展和具体的合成路线描述得相对简略。例如，在讨论嵌段共聚物微相分离的相图预测时，尽管引用了经典的哈密顿量，但对于如何利用现代计算化学工具（如DFT或MD模拟）来精确模拟界面能和链段相互作用的细节探讨略显不足。作为一名正在进行高分子加工应用研究的研究生，我特别关注那些能直接指导材料设计的实用性章节。遗憾的是，关于如何通过精确控制分子量分布和链段比例来调控薄膜形貌的案例分析非常少见，更多的是停留在定性的描述层面。我期待的，是那种能让我合上书本后，立刻就能在实验室里尝试新方法的“操作手册”式的内容，而不是仅仅停留在对已知知识的系统梳理。这本书更像是一部扎实的教科书，为初学者奠定了坚实的基础，但对于那些试图在尖端领域寻求突破的研究人员来说，或许还需要辅以更多前沿期刊的文献来填补细节上的空白。整体而言，它是一部合格的入门读物，但要称之为“前沿圣经”，恐怕还有一段距离。

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我对这本书的期待，是它能提供一个关于“结构-性能-加工”三位一体的完整视角，特别是聚焦于那些具有特殊结构（如梯度共聚物或星形结构）的材料在非线性光学或先进电子设备中的应用。然而，这本书的重点似乎牢牢锁定在传统的线性和嵌段共聚物上。对于那些在界面化学和超分子组装领域取得突破的新型拓扑结构，例如树枝状或树突状共聚物（Dendritic Copolymers），书中的讨论显得非常简略，仿佛它们只是一个脚注般的存在。我本以为能看到关于如何利用这些复杂拓扑结构来调控载流子传输效率或提高聚合物固态荧光量子产率的具体实例分析。但内容很快就转回了对经典聚合物溶液粘弹性的讨论。这种对“新奇”结构探讨的保守态度，使得这本书在面对快速发展的电子材料和光电功能材料领域时，显得有些力不从心。它巩固了旧有的知识体系，但对于引领读者探索未来的研究方向，其提供的指引性略显不足，更像是一部总结过去成就的史书，而非描绘未来蓝图的指南针。

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作为一名工业界的材料工程师，我更关注的是如何将实验室中的创新成果转化为具有成本效益和稳定性能的大规模生产工艺。因此，在评估一本技术专著时，我非常看重其对聚合反应动力学控制和后处理技术（如挤出、旋转涂布）的论述。坦白说，这本书在这方面的应用性探讨几乎为零。它花了大量的篇幅去解析理论上的“完美”共聚物结构，但对于现实世界中不可避免的副反应、分子量分散度的影响（PDI值对宏观性能的实际影响）、以及如何在工业级反应釜中维持高选择性，几乎没有提供任何实用的见解。举个例子，书中对RAFT聚合的介绍非常详尽，但完全没有触及如何在吨级生产中处理活性链转移剂的回收与纯化问题，而这恰恰是工业化过程中的主要障碍。我希望看到的是关于不同聚合方法在能耗、原料成本和最终产品批次一致性方面的比较分析，而不是纯粹的反应机理探讨。这本书更像是为学术界“做理论”的人士准备的，对于我们这些需要为市场提供稳定、可靠产品的“做产品”的人来说，它提供的信息缺乏即时的实操价值，读起来有些“不接地气”。

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