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| 內容簡介： |
本教材主要讲述高分子的物理，即研究抽象高分子的物理。所有高分子都可以抽象成一般高分子，高分子的运动规律代表了所有分子的一般规律，这就是高分子物理这门学科的意义所在。本书主要包括化学结构、单链、溶液、橡胶态、玻璃态与玻璃化转变、半晶态、取向态、线性黏弹性、流变学、运动学、电学性质。
本书是一本有深度的高分子物理教程。一般内容适合大学本科教材，深度内容可供研究生学习参考，也能为业内人士的知识深化提供帮助。
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| 關於作者： |
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励杭泉 北京化工大学教授，博导。主要研究领域：浓乳液聚合、树脂基复合材料、高分子材料的制备与改性。是《材料导论（第二版）》和高分子物理主编。
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| 目錄：
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第１ 章 化学结构
１.. １ 组成与构造
１.. ２ 构型
１.. ３ 平均相对分子质量
１.. ４ 相对分子质量分布
１.. ５ 化学结构与物理状态
思考题
参考文献
第２ 章 单链
２.. １ 构象与柔性
２.. ２ 理想链
２.. ２.. １ 理想链的尺寸
２.. ２.. ２ 蠕虫状链
２.. ２.. ３ 持续长度与 Ｋｕｈｎ 长度
２.. ２.. ４ 末端距分布
２.. ２.. ５ 理想链的拉伸
２.. ３ 真实链
２.. ３.. １ 排除体积
２.. ３.. ２ 膨胀链的尺寸
２.. ３.. ３ 重叠浓度与熔体尺寸
２.. ４ 串珠概念
２.. ４.. １ 拉伸串珠
２.. ４.. ２ 浓度串珠
２.. ４.. ３ 热串珠
２.. ５ 坍缩链球团
２.. ５.. １ 球团的自由能
２.. ５.. ２ 膨胀因子
２.. ５.. ３ 线团－球团转变
思考题
参考文献
第３ 章 溶液
３.. １ 混合热力学
３.. １.. １ 混合熵
３.. １.. ２ 混合热
３.. １.. ３ 溶度参数
３.. １.. ４ 混合自由能
３.. ２ 渗透压
３.. ２.. １ 数均相对分子质量与第二 ｖｉｒｉａｌ 系数
３.. ２.. ２ 渗透压的标度
３.. ３ 光散射
３.. ４ 相平衡与相分离
３.. ５ 相图
３.. ６ 聚合物合金
３.. ６.. １ 热力学处理
３.. ６.. ２ 相分离机理
３.. ６.. ３ 嵌段共聚物
思考题
参考文献
第４ 章 橡胶态
４.. １ 弹性与网络
４.. ２ 相似模型
４.. ３ 内能与热效应
４.. ４ 非相似模型
４.. ４.. １ 幻影模型
４.. ４.. ２ 现象学模型
４.. ５ 高倍拉伸
４.. ６ 溶胀网络
４.. ６.. １ 溶胀平衡
４.. ６.. ２ 单向拉伸
４.. ６.. ３ 网络的坍缩
思考题
参考文献
第５ 章 玻璃态与玻璃化转变
５.. １ 玻璃化转变现象
５.. ２ 玻璃态的非平衡性
５.. ３ 玻璃化转变的动力学本质
５.. ４ 玻璃化转变理论
５.. ４.. １ 自由体积理论
５.. ４.. ２ 熵模型
５.. ４.. ３ Ｋａｕｚｍａｎｎ 悖论
５.. ４.. ４ Ｇｉｂｂｓ－ＤｉＭａｒｚｉｏ 理论
５.. ５ 玻璃化温度的影响因素
５.. ５.. １ 相对分子质量
５.. ５.. ２ 压力
５.. ５.. ３ 柔性侧基
５.. ５.. ４ 共聚与共混
５.. ５.. ５ 交联
５.. ５.. ６ 薄膜厚度
思考题
参考文献
第６ 章 半晶态
６.. １ 聚合物晶体结构
６.. ２ Ｘ 光衍射
６.. ３ 聚合物结晶模型
６.. ４ 结晶与熔融热力学
６.. ４.. １ 平衡熔点
６.. ４.. ２ 熔点降低
６.. ４.. ３ 晶体形状的平衡
６.. ４.. ４ 晶片厚度与熔点的关系
６.. ４.. ５ 最低晶片厚度
６.. ４.. ６ 晶片增厚
６.. ４.. ７ 结晶温度
６.. ５ 成核
６.. ５.. １ 成核的分类
６.. ５.. ２ 临界晶核
６.. ６ 生长动力学
６.. ７ 总体结晶动力学
６.. ７.. １ 总体结晶速率
６.. ７.. ２ Ａｖｒａｍｉ 方程
思考题
参考文献
第７ 章 取向态
７.. １ 取向度
７.. ２ 拉伸与纤维晶
７.. ２.. １ 拉伸
７.. ２.. ２ 纤维晶
７.. ３? 应变诱导结晶
７.. ３.. １ 熵效应
７.. ３.. ２ 伸直链晶的熔点
７.. ３.. ３ 卷曲－伸直转变
７.. ４ 串晶
７.. ４.. １ Ｓｈｉｓｈ－ｋｅｂａｂ 现象
７.. ４.. ２ Ｓｈｉｓｈ－ｋｅｂａｂ 生成的分子机理
７.. ４.. ３ 新发现与新解释
７.. ５ 液晶态
７.. ５.. １ 液晶基础
７.. ５.. ２ 大分子液晶
７.. ５.. ３ 液晶理论
思考题
参考文献
第８ 章 线性黏弹性
８.. １ 基本概念
８.. ２ 静态黏弹响应
８.. ２.. １ 应力松弛
８.. ２.. ２ 蠕变与回复
８.. ３ Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ 叠加原理
８.. ４ 动态力学响应
８.. ５ 损耗与阻尼
８.. ６ 介电响应
８.. ７ 时温等效原理
思考题
参考文献
第９ 章 流变学
９.. １ 概述
９.. ２ 广义牛顿流体
９.. ２.. １ 剪切变稀流体
９.. ２.. ２ 黏塑性流体
９.. ２.. ３ 依时流体
９.. ３ 剪切增稠
９.. ４ 流体弹性
９.. ５ 拉伸流
９.. ６ 化学流变
９.. ６.. １ 固化
９.. ６.. ２ 黏度公式
９.. ６.. ３ 转变点与 ＴＴＴ 图
９.. ７ 黏度测量
９.. ７.. １ 同心转筒流变仪
９.. ７.. ２ 锥板流变仪
９.. ７.. ３ 平板流变仪
９.. ７.. ４ 毛细管流变仪
９.. ８ 黏度影响因素
９.. ８.. １ 相对分子质量与相对分子质量分布
９.. ８.. ２ 支化
９.. ８.. ３ 填料
思考题
参考文献
第１０ 章 运动学
１０.. １ 布朗运动
１０.. ２ 扩散系数
１０.. ３ 经典黏度公式
１０.. ３.. １ Ｅｙｒｉｎｇ 黏度公式
１０.. ３.. ２ Ｄｅｂｙｅ 黏度公式
１０.. ３.. ３ Ｂｕｅｃｈｅ 理论
１０.. ４ 特性黏度
１０.. ５ 摩擦因数
１０.. ６ Ｒｏｕｓｅ 模型
１０.. ７ 爬行模型
１０.. ７.. １ 基本模型
１０.. ７.. ２ 支化链
１０.. ８ 凝胶渗透色谱
思考题
参考文献
第１１ 章 电学性质
１１.. １ 聚电解质
１１.. １.. １ 聚电解质溶液的基本标尺
１１.. １.. ２ 反离子的凝聚
１１.. １.. ３ 聚电解质在溶液中的尺寸
１１.. １.. ４ 聚电解质溶液的渗透压
１１.. ２ 导电聚合物
１１.. ２.. １ 共轭聚合物与半导体
１１.. ２.. ２ 掺杂
１１.. ２.. ３ 载荷子的本质
１１.. ２.. ４ 导电性的影响因素
１１.. ３ 电致发光
１?.. ４ 太阳能电池
思考题
参考文献
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| 內容試閱：
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高分子物理是高分子的物理。这不等于什么都没说吗？ 不然。所谓白马非马， 通用高分子、工程高分子、特种高分子、生物高分子都不是物理语境中的高分子。高分子物理的研究对象是抽象的高分子， 或者说， 一般高分子。一般高分子是什么样子的？ 与高分子保持适当的距离， 谁都会看到。如果用１ ｎｍ 以下的尺度去观察分子链， 可以分辨出碳原子、氢原子、氧原子， 羟基、羰基、羧基、酯基， 这时看到的是高分子的化学组成， 由此了解到的是具体的高分子， 这是化学家驰骋的天地。
如果将视野放大到１～５ ｎｍ， 原子和基团仍依稀可辩， 最清楚的链节结构， 可分辨出是均聚还是共聚， 全同还是间同， 头头还是头尾， 线形还是支化， 此时看到的是高分子的精细结构， 由此了解到的也是具体的高分子。将这些精细结构与聚合物的物理性能联系起来， 就是所谓结构与性能， 这是材料学家工作的领地。
再远一点， 视野再度放大， 到达１０～５０ ｎｍ 的范围， 这时原子、基团层次的结构已经看不清了， 只能看到下面的图像：
高分子链卷曲成一个线团， 组成线团的是一节一节的分子片段， 称作链段。链段的精细结构是看不清的， 能够看清的只是链段的长度ｂ 与线团中的链段数Ｎ， 此外再无其他细节特征。这样的高分子就是一般高分子， 就是高分子物理的研究对象。
由于所有的高分子都可抽象为一般高分子， 故一般高分子的运动规律就代表了所有高分子的一般规律， 这就是高分子物理这门学科的意义所在。什么是一般规律？ 让我们举例说明。高分子长链的熔体黏度 与主链聚合度Ｎ 的关系为： ＝ ＡＮ３.. ４Ａ 是比例系数， 不同的高分子有不同的比例系数。极性不同， 柔性不同， 元素组成不同， 空间结构不同， 比例系数就各不相同。但无论比例系数如何变化， Ｎ 肩膀上的指数３.. ４ 始终不变。这说明比例系数是分子链的特殊性， 而肩膀上的指数（称作标度） 就是一般性， 就是黏度的一般规律。再举一个标度的例子： 高分子在良溶液中的回转半径Ｒｇ：Ｒｇ ＝ＡＮ３／ ５
与黏度的例子一样， 比例系数描述分子的精细结构， 因分子链不同而不同。但标度是不变的， 无论哪一种高分子， 也无论溶于哪一种良溶剂， 都服从同样的规律。
标度只是高分子普遍规律的一个例子。事实上， 只要是一般高分子的规律必然是所有高分子的共同规律。高分子物理的使命， 就是揭示、描述高分子物质在各个方面共同的物理性质、行为特征与运动规律， 这也正是本书试图覆盖的领域。当然， 作为大学教材， 涉及的只是入门内容。
本书读者最初接触高分子的概念应该是在高中的化学课上。在那里了解到高分子由小分子聚合而成， 故又称聚合物。能够聚合的单体五花八门， 合成的聚合物数不胜数。故我们在第１ 章集中介绍化学结构， 作为预备知识。
学习高分子物理的顺序是先单链后群链， 先静止后运动。第２ 章中的理想链与真实链都是单链的内容。理想链的学习有种虚无飘渺的感觉， 首先是凭空讲解高分子而不知其位于何处， 其次是理想链单元之间没有相互作用的假设实在难以接受。没关系， 姑妄听之， 姑妄信之， 不妨就认为理想链悬在空中。待观察的视野逐步放大， 化学的单体被物理的链段所取代， 不知不觉就进入物理的情境了。接下来在真实链的学习中， 一切都落到了实处。匪夷所思的假设变成了现实， 高分子链在溶液中找到了归宿。单链可视作高分子物理的第一台阶。
进入第３ 章时有一种沉闷的感觉， 又遇到了物理化学的艰辛推导。但高分子溶液是绕不开的。因为溶液是低黏度的， 而且是透明的， 高分子的绝大多数测试是在溶液中完成的。溶液的知识看似与高分子物理的其他部分关系不大， 但却又是不可或缺的。其实， 如果你的物理化学成绩优异， 学习这一章应是轻松自如。
从溶液一章走出， 就迈入高分子物理的第二台阶。这里的主要内容， 是那些形形色色的态。高分子的所谓一般规律， 都包含在这些态之中。态 这个字在高分子物理中被滥用了。可以是相态， 可以是凝聚态， 可以是力学状态， 也可以什么都不是， 仅是某一种结构特征。所以每遇到一个态， 都不免要解释一番。
最没有特色的态是玻璃态。玻璃态既是相态又是凝聚态。但凡不结晶的物质在低温下都处在玻璃态， 得名于常见的普通玻璃。小分子无机物、有机物是如此， 高分子也是如此。虽然没有特色， 科学界却认为玻璃态是最难的问题。人们至今也没有弄清液体怎么转变成无定形固体的。又因为山峰在上帝面前流动， 连世上究竟有没有无定形固体都成了疑问。这些有趣的问题将在第５ 章讨论。
高分子最有特色的态是橡胶态， 它是高分子熔体经交联得到的一种富有弹性的固体状态。这种状态既非相态亦非凝聚态， 只能说是一种力学状态。橡胶的弹性大家并不陌生， 能够很容易地变形１０ 倍以上且完全可逆。高分子的其他性能都可在其他材料中找到类比， 唯独橡胶弹性是独一无二的。这种奇特弹性的本原是什么？ 居然是熵。在物理化学的学习中，大家一定对熵的神秘印象深刻。在第４ 章将看到人们是怎样把熵从科学的阴影里请到前台，在橡胶弹性中展示无穷魅力的。
高分子的特点不在于相对分子质量高， 而在于长链的形状， 就是分子的长径比极大。用绳索、用毛线、用蚕丝都不足以形容其细长的特征。很难想像， 如果这种长丝不是盘成线团， 而一旦排齐伸直时， 会有什么样的奇迹出现。当有人告诉你， 塑料绳索的强度能超过同样粗细的钢缆时， 你是否怀疑自己听错了？ 高分子链伸直的状态称作取向态， 这又是一个非常有特色的态。名为态， 实际它什么态都不是， 只是一种结构特征。将在第７ 章与之邂逅。
让我们再回到无限长细丝盘成的线团。让这种线团从黏稠的熔体状态在１、２ ｍｉｎ 内堆砌成规则的晶体， 可能吗？ 无论从直觉还是科学实验还是加工车间的回答都是一致的： 不可能。再加上高分子的长度参差不齐， 结构五花八门， 永远不可能１００ ％结晶， 只能是部分区域结晶部分区域不结晶， 由此为我们奉献了一种独特的状态半晶态。半 不是一半的意思， 是部分的意思。半晶态既是相态的混合体也是凝聚态的混合体。在这种状态中， 人们将目瞪口呆地看到一根根高分子链在晶区与非晶区之间的奇异穿越。有数千年传承的冶金专家怎么也想不出晶区与非晶区和谐共生是什么样子。这种奇异的态会在第６ 章呈现。
聚合物从玻璃态、半晶态或取向态一路加热， 到一定温度以上就逐步成为液体。因为黏度特别高， 故也称作熔体。熔体就是我们要介绍的最后一种态， 称作黏流态， 它又是凝聚态又是力学状态。作为液体， 最主要的行为就是流动与变形， 研究流与变的学问就叫流变学。
进入流变学， 就登上了高分子物理的第三个台阶， 即运动规律的学习。
流变学是一门内容广泛的学问， 既包括小分子， 也包括大分子； 既包括熔体， 也包括溶液； 不仅包括液体， 甚至连固体的形变也包括在内。尽管限定在大分子的范围， 也需要３ 章的容量方能述其梗概。我们将其分为３ 章。第８ 章研究小应变现象， 题为线性黏弹性； 第９章描述大应变的流动现象， 称之为流变学。在学科术语中， 固体恢复形状的能力称作弹， 液体不能恢复形状、即覆水难收 的特性称作黏。高分子材料则二者得而兼之， 弹中有黏、黏中有弹， 故曰黏弹性。虽然是弹黏交错， 总有个主次。第８ 章偏重固体的变形， 弹中带黏； 第９ 章偏重液体的流动， 黏中带弹。无论是哪一种， 都超出了前高分子时代的传统认识， 连麦克斯韦、开尔文这样的巨匠都为此大伤脑筋。就是到了今天， 也每每能诱发出哲理的解释。
如果说第８、９ 两章关心的是宏观现象， 第１０ 章则是深入到分子层次探索流变的机理，称之为运动学。这部分内容最能启发人的想象力。试想， 高分子链像线团， 像蚕茧， 而且相互缠绕在一起， 又怎能流动呢？ 人们想到了一种动物蛇。蛇被草丛紧紧缠绕， 不也一样爬行自如吗？ 你不能不叹服把蛇的爬行变成数学模型的天才们。运动学这个领域吸引了许多大科学家的光顾， 连爱因斯坦都贡献了３ 个公式。你一定很期待这一章吧。
传统上高分子物理学科只限定在力学领域， 因为高分子的链状结构也只表现出力学性质的特殊性。在物理的其他领域是否有高分子的一席之地呢？ 在电学领域好像有。聚电解质是没有问题的。共轭聚合物是否能写出物理 的内容， 没有把握， 但仍试写了几节， 作为第１１ 章， 已经很不像物理了。至于其他方面， 只知道有物理性能 而写不出高分子物理， 只能付之阙如。
才疏学浅， 管窥蠡测， 只希望能少出错误， 不负读者。敬候方家指正。
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