Inorganic and Organometallic Macromolecules pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Abd-el-aziz, Alaa S. (EDT)/ Carraher, Charles E., Jr. (EDT)/ Pittman, Charles U., Jr. (EDT)/ Zeldin,

出品人:

页数:488

译者:

出版时间:2007-12

价格:$ 179.67

装帧:

isbn号码:9780387729466

丛书系列:

图书标签:

• Inorganic Chemistry
• Organometallic Chemistry
• Macromolecules
• Polymer Chemistry
• Coordination Polymers
• Metal-Organic Frameworks
• Supramolecular Chemistry
• Materials Science
• Nanomaterials
• Crystal Engineering

聚合物与材料科学的广阔天地：深入探索高分子化学、功能材料与前沿应用 导言：材料革新，驱动未来 在当今科学技术飞速发展的时代，材料科学作为支撑所有高新技术产业的基石，其重要性不言而喻。从日常生活中的塑料制品到航空航天尖端设备的复合材料，材料的性能决定了技术的边界。本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角，聚焦于聚合物科学、新型功能材料的构筑原理、先进的合成与表征技术，以及它们在能源、生物医学和电子信息等关键领域的前沿应用。我们避开了对特定无机或金属有机大分子体系的详细论述，而是将重点放在有机高分子主链的设计、拓扑结构控制、自组装行为以及功能化修饰的普适性科学原理上。 --- 第一部分：高分子科学的基础与合成策略 本部分将建立读者对聚合物世界的宏观理解和微观认识，涵盖从单体到宏观材料的演变过程。 第一章：高分子化学基础：结构、热力学与动力学 本章详细阐述了聚合物的化学结构特征，包括主链的柔性、链段运动性、分子量及其分布对材料宏观性能的影响。我们将深入探讨聚合物溶液的溶解性参数（如Hildebrand和Hansen溶解度参数）及其在预测相态行为中的应用。热力学部分将重点分析玻璃化转变温度 ($T_g$) 和熔点 ($T_m$) 的物理意义，以及自由体积理论在解释这些转变中的作用。动力学方面，将剖析聚合反应的机理、速率方程以及反应条件的控制对分子量和分散度的影响。 第二章：经典与可控自由基聚合技术 本章聚焦于最常用且最具工业价值的自由基聚合（FP）技术。首先回顾传统自由基聚合的优缺点。随后，重点解析活性/可控自由基聚合（CRP）的革命性进展。我们将详细讨论可逆失活自由基聚合 (RDRP) 的三大主流技术： 1. 原子转移自由基聚合 (ATRP)： 阐述铜催化剂体系的机理、配体的选择对方程控制的重要性，以及其在制备嵌段共聚物和接枝共聚物中的应用。 2. 可逆加成-断裂链转移聚合 (RAFT)： 深入分析硫羰基硫化合物（CTA）作为链转移剂的作用机制，包括其对链末端的功能化能力和对复杂拓扑结构的适应性。 3. 氮氧自由基聚合 (NMP)： 介绍其热力学控制的机理，以及如何通过温度精确调控聚合过程。 本章将强调CRP技术如何实现对分子量、低分散性（$ ext{PDI} approx 1.05 - 1.20$）以及复杂链结构（如星形、刷形聚合物）的精准控制。 第三章：缩聚、开环聚合与聚合拓扑控制 本章讨论非自由基体系的合成方法。缩聚反应的化学计量学控制在确定分子量中的关键作用将被详细分析。特别地，针对聚酯、聚酰胺等重要工程塑料的合成，将探讨如何通过反应条件优化来平衡分子量与聚合时间。 在开环聚合（ROP）方面，我们将侧重于环状单体（如内酯、环氧乙烷、内酰胺）的活化机制。重点分析有机小分子催化（如胺/酸协同催化）和金属氧物种催化（如锡、锌配合物）在生物可降解聚合物（如聚乳酸PLA、聚己内酯PCL）合成中的应用，并讨论如何实现“活体”聚合，从而获得具有明确末端基团的聚合物。 此外，本章将专门探讨拓扑结构对性能的影响，包括线性、支化、超支化、树枝状（Dendrimers）和超支化聚合物的合成挑战与性能差异。 --- 第二部分：功能高分子与自组装行为 本部分从分子设计层面出发，探讨如何赋予聚合物特定的物理、化学或生物学功能，并研究它们在溶液或固态下的宏观结构形成。 第四章：功能性侧链的引入与响应性聚合物 本章关注通过侧链引入活性基团，实现聚合物的功能化。我们将讨论以下几类关键功能： 1. 光响应性： 偶氮苯、螺吡喃等光开关基团的引入，及其在光致形变和光致溶解中的应用。 2. pH和温度响应性： 聚合物电解质（如聚丙烯酸、聚乙烯亚胺）的质子化/去质子化行为，及其在智能水凝胶中体积相变（LCST/UCST）的机制。 3. 生物相容性与可降解性： 基于聚乙二醇（PEG）衍生物和天然聚合物（如壳聚糖、透明质酸）的改性，用于生物医学材料的开发。 重点分析这些响应性如何通过分子结构（如电荷密度、亲疏水性平衡）进行精细调控。 第五章：聚合物的溶液与固态自组装 自组装是构建纳米结构和功能器件的强大工具。本章将集中阐述嵌段共聚物的自组装行为。 1. 热力学驱动力： 深入探讨 $chi$ 参数（Flory-Huggins 相互作用参数）对微相分离的影响，以及链段长度比（$f_A$）在确定相图中的决定性作用。 2. 形成的结构： 详细描述在不同尺度下形成的周期性结构，包括层状、柱状（圆柱体）、球状（球形胶束）和双连续相结构。讨论如何通过溶剂极性、温度和浓度来诱导这些结构之间的转变。 3. 胶束与囊泡： 重点分析聚合物胶束在药物递送中的应用，包括其稳定性、载药量和靶向释放机制。对于两亲性嵌段共聚物形成的聚合物囊泡（Polymersomes），讨论其膜的机械强度和渗透性控制。 第六章：高分子电解质、导电聚合物与有机电子学 本章转向涉及电荷传输和电子特性的聚合物体系。首先探讨高分子电解质的结构与离子导电性，特别是聚合物基固态电解质在锂离子电池中的应用前景。 随后，深入分析共轭聚合物（如聚噻吩、聚苯乙烯衍生物）的电子结构。讨论如何通过主链的共轭长度、掺杂（氧化还原）过程来调控其电导率、带隙和吸收光谱。这部分内容将为理解有机光伏器件（OPV）、有机发光二极管（OLED）和有机场效应晶体管（OFET）中的聚合物半导体材料提供坚实的理论基础。 --- 第三部分：先进表征技术与材料性能调控 成功的材料设计依赖于精准的结构与性能表征。本部分将介绍用于理解聚合物微观和介观结构的关键技术。 第七章：分子量与微观结构分析 本章侧重于确定聚合物的基本分子参数： 1. 凝胶渗透色谱/尺寸排阻色谱（GPC/SEC）： 阐述其工作原理（基于流体力学体积分离），不同检测器（如RI, UV, 多角度激光散射 MALS）的组合如何提供绝对分子量和结构信息。 2. 光谱学方法： 深入探讨核磁共振波谱（NMR）在确定化学结构、单体序列分布（对于共聚物）和末端基团定量分析中的应用。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱在官能团确认和结晶度分析中的作用。 3. 热分析技术： 重点解析差示扫描量热法（DSC）和热重分析法（TGA）在确定热转变温度、结晶度、热稳定性和残留溶剂方面的精确操作和数据解读。 第八章：介观结构与形貌表征 了解聚合物在纳米尺度的排列对于功能实现至关重要： 1. 小角X射线/中子散射（SAXS/SANS）： 阐述这两种互补技术如何提供关于链的均方根回转半径、晶体或相分离结构的周期性信息。SANS在区分聚合物链段（通过氘代）方面的独特优势将被重点讨论。 2. 透射电子显微镜（TEM）： 介绍负染色法、高对比度衬度技术（如对位相衬度 P-TEM）在观察嵌段共聚物的微相分离形貌（如纳米纤维、层状结构）中的关键作用。 3. 原子力显微镜（AFM）： 讨论AFM在固体表面形貌成像、高度测量以及利用力谱模式（如谱分析）来测量局部力学性能（如模量映射）的应用。 --- 结语：展望高分子材料的未来发展方向 本书的最后部分将总结有机高分子材料在当前科研热点中的机遇与挑战，包括可持续性（生物基和可回收聚合物的开发）、复杂多级结构的设计与控制，以及在量子计算、柔性电子和精准医疗等领域的交叉前沿探索。强调通过精确的分子工程实现宏观性能的定制化，是未来高分子科学发展的核心驱动力。

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