具体描述
Written by an international team of authors with a strong emphasis on the underlying chemistry, this book forms a timely, concise, and accessible evaluation of the fundamentals of polymer network formation, structure, and properties, and how these three aspects are interrelated.
好的，这是一本名为《聚合物网络：结构、性能与应用》的图书简介，旨在全面、深入地探讨这一复杂而重要的材料领域。 --- 聚合物网络：结构、性能与应用 一本跨越基础科学与前沿工程的权威指南 本书概述 《聚合物网络：结构、性能与应用》是一部详尽阐述高分子化学、材料科学和工程学交叉领域——聚合物网络（Polymer Networks）的综合性专著。本书超越了传统高分子教科书中对简单线性或支化聚合物的论述，聚焦于那些通过化学交联（共价键合）或物理缠结形成三维（3D）网状结构的材料体系。这些独特的拓扑结构赋予了聚合物网络一系列非凡的特性，从优异的机械弹性、形状记忆能力到可控的溶胀行为和生物相容性，使其成为现代材料科学中不可或缺的一环。 本书旨在为研究生、研究人员、化学工程师以及材料科学家提供一个既有坚实的理论基础，又紧密结合实际应用的参考框架。 内容深度与广度 本书结构严谨，内容覆盖了从分子层面的形成机制到宏观尺度的性能表征和工程应用的全过程。全书共分为六大部分，层层递进，确保读者能够系统地掌握聚合物网络的构建原理和功能实现路径。 第一部分：聚合物网络的基础理论与合成策略 本部分是理解聚合物网络的基石。我们首先回顾高分子链的统计力学模型，并引入弹性理论（特别是高斯弹性理论和超弹性理论）来描述网络状态下的应力-应变关系。重点讨论了网络形成过程中的关键化学反应： 缩聚与加聚交联： 详细分析了多官能度单体（如三官能团或四官能团引发剂）在聚合过程中的反应动力学和网络结构演变。 硫化与辐照交联： 针对橡胶和特定聚合物体系，深入探讨了自由基诱导的交联机制，包括化学计量控制和网络密度调控的挑战。 点击化学与动态共价化学（DCC）： 阐述了如何利用高效、高选择性的“点击”反应（如CuAAC）构建结构精确、缺陷率极低的理想网络，以及DCC在自修复材料中的应用潜力。 第二部分：网络结构表征与拓扑学 理解聚合物网络性能的关键在于准确解析其内部结构。本部分详细介绍了用于表征网络拓扑结构的先进技术和理论工具： 溶胀平衡分析： 介绍Flory-Rehner理论及其在确定交联密度和链段分子量分布中的应用。 动态力学分析（DMA）与流变学： 解释了如何通过温度扫描和频率扫描来确定玻璃化转变温度（$T_g$）、弹性模量、粘滞模量，并区分物理交联与化学交联的贡献。 散射技术（SAXS/WAXS）： 展示了小角度X射线散射如何揭示网络中微观孔隙结构和聚集态形貌。 拓扑学量化： 引入现代拓扑学概念，如环化度、结（Knots）和链缠结（Entanglements），来量化非理想网络的复杂性。 第三部分：高性能与响应性网络 本部分集中探讨如何通过精巧的分子设计赋予聚合物网络特定的功能，特别是那些对外部刺激（如温度、pH值、光照或电场）敏感的材料。 超弹性体（Hyperelastic Materials）： 探讨了高伸长率网络的分子设计原则，关注能量耗散机制，如晶化诱导硬化（Strain-Induced Crystallization）和裂纹钝化。 刺激响应性水凝胶（Hydrogels）： 深入分析了pH敏感、离子敏感以及温度敏感（如PNIPAM）水凝胶的溶胀/收缩动力学、通透性控制，及其在药物缓释系统中的应用。 形状记忆聚合物网络（SMPs）： 详细阐述了“固定相”（Switching Segment）和“弹性相”（Elastic Segment）的设计原理，以及如何调控其回复温度和回复率。 第四部分：新兴与复杂网络体系 本部分拓宽了读者对聚合物网络的认知边界，涵盖了当前研究热点中的复杂结构： 互穿聚合物网络（IPNs）与半互穿聚合物网络（SIPNs）： 探讨了双网络体系（DMNs）的协同增强效应，特别是如何通过梯度界面或不同交联机制的结合，实现强度与韧性的平衡。 动态共价网络（vitrimers）： 详细介绍了可重塑、可回收的共价网络，其核心在于可交换的动态化学键（如酯交换、胺-甲醇交换），使其在保持固体形态的同时展现出流体的可加工性。 生物界面与生物活性网络： 聚焦于与生物系统相容的材料，如生物降解性支架、组织工程材料中使用的水凝胶，以及表面功能化网络。 第五部分：先进的加工技术与制造 材料的最终性能与其成型加工过程息息相关。本部分着眼于如何利用先进的制造技术来精确控制聚合物网络的空间分布和几何形状： 增材制造（3D打印）技术： 重点讨论了光固化技术（SLA/DLP）在构建具有精细特征的聚合物网络结构中的应用，以及如何控制打印过程中的交联程度。 微纳尺度网络构建： 介绍了模板辅助法、微流控技术等手段，用于制备具有精确孔径和尺寸分布的纳米多孔网络。 原位聚合与成型： 讨论了在特定模具或载体内部进行交联反应，以实现复杂形状的定制化。 第六部分：关键工程应用案例 本部分将理论与实践紧密结合，展示了聚合物网络在多个高价值领域的实际应用： 高性能弹性体与密封件： 强调了高耐久性、耐疲劳性的橡胶网络设计。 生物医学工程： 深入探讨了用于软组织替代、细胞培养支架、可穿戴医疗设备中的水凝胶材料。 能源与环境： 讨论了作为电池粘结剂、燃料电池隔膜、以及用于污染物吸附和分离的高比表面积网络材料。 本书特色 本书的撰写风格力求严谨而不失清晰，理论推导充分，配有大量的图表和实例分析。它不仅是理论学习的优秀教材，更是推动高分子材料研究向更深层次、更复杂功能性方向发展的必备参考书。通过深入剖析聚合物网络的结构-性能关系，本书将激励读者开发出下一代具有革命性功能的先进材料。 ---
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