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J.M.G. Cowie 等 著

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• 高分子化学
• 高分子物理
• 材料科学
• 聚合物
• 化学
• 物理
• 高分子材料
• 高分子结构
• 高分子性能
• 高分子合成

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111448884

版次：1

商品编码：11458425

品牌：机工出版

包装：平装

开本：16开

出版时间：2014-05-01

用纸：胶版纸

页数：497

内容简介

　　《高分子化学与物理》共16章，为了提高学生的解决实际问题的能力，本书突出重点、简化难点，将提高学生使用能力和动手能力、解决问题的能力作为编写基本要求。

目录

序
Preface / 前言
Chapter 1Introduction / 引言 1
1.1 Birth of a Concept / 概念的诞生 2
1.2 Some Basic Definitions / 基本定义 3
1.3 Synthesis of Polymers / 聚合物的合成 5
1.4 Nomenclature / 命名法 5
1.5 Average Molar Masses and Distributions / 平均摩尔质量及分布 9
1.6 Size and Shape / 大小和形状 11
1.7 Configuration / 构型 13
1.8 The Glass Transition Temperature Tg and the Melting
Temperature Tm / 玻璃化转变温度Tg及熔点Tm 15
1.9 Elastomers, Fibers, and Plastics / 弹性体、纤维及塑料 17
1.10 Fiber-Forming Polymers / 成纤聚合物 19
1.11 Plastics / 塑料 19
1.12 Thermosetting Polymers / 热固性聚合物 22
1.13 Elastomers / 弹性体 22
Problems / 习题 26
References / 参考文献 28
Bibliography / 参考书目 28
Chapter 2Step-Growth Polymerization / 逐步增长聚合 31
2.1 General Reactions / 一般反应 32
2.2 Reactivity of Functional Groups / 官能团的反应活性 33
2.3 Carothers Equation / Carothers方程 34
2.4 Control of the Molar Mass / 摩尔质量的控制 36
2.5 Stoichiometric Control of Mn / Mn的化学计量控制 38
2.6 Kinetics / 动力学 40
2.7 Molar Mass Distribution in Linear Systems / 线性体系中的摩
尔质量分布 41
2.8 Average Molar Masses / 平均摩尔质量 42
2.9 Characteristics of Step-Growth Polymerization / 逐步增长聚合
的表征 42
2.10 Typical Step-Growth Reactions / 典型的逐步增长聚合 42
2.11 Ring Formation / 成环 43
2.12 Nonlinear Step-Growth Reactions / 非线性逐步增长聚合 44
2.13 Statistical Derivation / 统计推导 45
2.14 Comparison with Experiment / 实验对比 46
2.15 Polyurethanes / 聚氨酯 48
2.16 Thermosetting Polymers / 热固性聚合物 51
Problems / 习题 54
References / 参考文献 58
Bibliography / 参考书目 58
Chapter 3Free-Radical Addition Polymerization / 自由基加成
聚合 59
3.1 Addition Polymerization / 加成聚合 60
3.2 Choice of Initiators / 引发剂的选择 60
3.3 Free-Radical Polymerization / 自由基聚合 61
3.4 Initiators / 引发剂 62
3.4.1 Initiator Efficiency / 引发剂效率. 65
3.5 Chain Growth / 链增长 65
3.6 Termination / 终止 65
3.7 Steady-State Kinetics / 稳态动力学 66
3.8 High-Conversion Bulk Polymerizations / 高转化率本体聚合 68
3.9 Chain Transfer / 链转移 70
3.9.1 Consequences of Chain Transfer / 链转移的结果 73
3.10 Inhibitors and Retarders / 阻聚剂和缓聚剂 73
3.11 Activation Energies and the Effect of Temperature / 活化能和温
度的影响 75
3.12 Thermodynamics of Radical Polymerization / 自由基聚合物
热力学 76
3.13 Heats of Polymerization / 聚合热 79
3.14 Polymerization Processes / 聚合过程 79
3.15 Features of Free-Radical Polymerization / 自由基聚合的特性 82
3.16 Controlled Radical Polymerization / 可控自由基聚合 82
3.17 Nitroxide-Mediated Polymerizations / 氮氧自由基介导的聚合 84
3.18 Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP) / 原子转移自
由基聚合（ATRP） 85
3.19 Reverse ATRP / 可逆原子转移自由基聚合 86
3.20 Degenerative Chain Transfer Reaction (DT) / 衰减链转移反
应（DT） 87
3.21 Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer (RAFT) /
可逆加成断型链转移（RAFT） 54
3.22 CRP of Vinyl Chloride / 氯乙烯的可控自由基聚合 90
3.23 The Kinetics of CRP Processes / 可控自由基聚合过程动力学 90
3.24 Application to Experimental Data / 应用于实验的数据 93
Problems / 习题 95
References / 参考文献 99
Bibliography / 参考书目 99
Chapter 4Ionic Polymerization / 离子聚合 101
4.1 General Characteristics / 离子聚合的一般特征 102
4.2 Cationic Polymerization / 阳离子聚合 103
4.3 Propagation by Cationic Chain Carriers / 经由阳离子链载体
的链增长 104
4.4 Termination / 终止 105
4.5 General Kinetic Scheme / 一般动力学方程 106
4.6 Energetics of Cationic Polymerization / 阳离子聚合热力学 106
4.7 Telechelic Polymers via Cationic Polymerization / 由阳离子聚
合制备遥爪聚合物 107
4.8 Cationic Ring Opening Polymerization / 阳离子的开环聚合 108
4.9 Stable Carbocations / 稳态的碳阳离子 110
4.10 Anionic Polymerization / 阴离子聚合 111
4.11 Living Polymers / 活性聚合物 112
4.12 Kinetics and Molar Mass Distribution in Living Anionic Systems /
活性阴离子聚合动力学及摩尔质量分布 113
4.13 Metal Alkyl Initiators / 金属烷基化合物引发剂 117
4.14 Solvent and Gegen Ion Effects / 溶剂和平衡离子效应 117
4.15 Anionic Ring-Opening Polymerization / 阴离子开环聚合 117
Problems / 习题 119
References / 参考文献 121
Bibliography / 参考书目 122
Chapter 5Linear Copolymers and Other Architectures / 线型共
聚物及其他构造 123
5.1 General Characteristics / 一般特性 124
5.2 Composition Drift / 组成飘移 125
5.3 The Copolymer Equation / 共聚合方程 125
5.4 Monomer Reactivity Ratios / 单体竞聚率 126
5.5 Reactivity Ratios and Copolymer Structure / 竞聚率与共聚物
的结构 127
5.6 Monomer Reactivities and Chain Initiation / 单体反应活性与
链引发 130
5.7 Influence of Structural Effects on Monomer Reactivity Ratios /
结构效应对单体竞聚率的影响 130
5.7.1 Resonance Effects / 共振效应 130
5.7.2 Polar Effects / 极性效应 132
5.8 The Q杄 Scheme / Q杄概念 132
5.9 Alternating Copolymers / 交替共聚物 134
5.10 Block Copolymer Synthesis / 嵌段共聚物 136
5.10.1 Transformation Reactions / 转化反应 138
5.10.1.1 Cationic to CRP / 阳离子向可控自由基聚
合 140
5.10.1.2 Anionic to CRP / 阴离子向可控自由基聚
合 141
5.10.1.3 ROMP to ATRP / 开环易位聚合向原子转
移自由基聚合 142
5.10.1.4 Step-Growth ATRP / 逐步增长原子转移自
由基聚合 142
5.10.2 Coupling Reactions / 偶合反应 143
5.10.3 Use of CRP Methods / 可控自由基聚合方法的应用 145
5.11 Graft Copolymer Synthesis / 接枝共聚物的合成 148
5.12 Statistical and Gradient Copolymers / 无规和粘度共聚物 150
5.13 Complex Molecular Architectures / 复杂分子结构 151
5.14 Dendrimers / 树枝状分子 152
5.14.1 Divergent Growth / 发散性增长 153
5.14.2 Convergent Growth / 收敛性增长 154
5.14.3 Dendrimer Molecular Weight / 树枝状大分子的分子
量 155
5.14.4 Properties of Dendrimers / 树枝状分子的性质 156
5.14.5 Applications of Dendrimers / 树枝状分子的应用 157
Problems / 习题 158
References / 参考文献 159
Bibliography / 参考书目 159
Chapter 6Polymer Stereochemistry / 聚合物立体化学 160
6.1 Architecture / 结构 161
6.2 Orientation / 取向 161
6.3 Configuration / 构型 162
6.3.1 Monotactic Polymers / 单一立构规正聚合物 163
6.3.2 Ditactic Polymers / 双立构规正聚合物 164
6.33 Polyethers / 聚醚 164
6.4 Geometric Isomerism / 几何异物 166
6.5 Conformation of Stereoregular Polymers / 有规立构聚合物
的构象 167
6.6 Factors Influencing Stereoregulation / 影响有规立构的因素 169
6.7 Homogeneous Stereospecific Cationic Polymerizations / 均相
立体选择性阳离子聚合 171
6.8 Homogeneous Stereoselective Anionic Polymerizations / 均相
立体选择性阴离子聚合 172
6.9 Homogeneous Diene Polymerization / 均相二烯烃聚合 174
6.10 Summary / 小结 176
Problems / 习题 176
References / 参考文献 177
Bibliography / 参考书目 177
Chapter 7Polymerization Reactions Initiated by Metal Catalysts
and Transfer Reactions / 金属催化剂引发的聚合反应及
其转移反应 178
7.1 Polymerization Using Ziegler朜atta Catalysts / 利用Ziegler? Natta催化剂的聚合 179
7.2 Nature of the Catalyst / 催化剂的特点 180
7.3 Nature of Active Centers / 活性中心的特点 181
7.4 Bimetallic Mechanism / 双金属催化机理 181
7.5 Monometallic Mechanism / 单金属催化机理 182
7.6 Stereoregulation / 有规立构化 184
7.7 Ring-Opening Metathesis Polymerization (ROMP) / 开环易位
聚合（ROMP） 185
7.8 Monocyclic Monomers / 单环单体 185
7.9 Bicyclo- and Tricyclomonomers / 双环和三环单体 187
7.10 Copolyalkenamers / 共聚烯烃 188
7.11 Living Systems / 活性体系 188
7.12 Group Transfer Polymerization (GTP) / 基因转移聚合（GTP） 190
7.13 Aldol Group Transfer Polymerization / 醇醛基因转移聚合 191
7.14 Metallocene Catalysts / 茂金属催化剂 192
7.14.1 Metallocene/Aluminoxane Catalysts / 茂金属络合物/
铝氧烷催化剂 193
7.14.2 Stereoregulation / 有规立构化 193
7.14.3 Cationic Metallocenes / 阳离子茂金属 196
7.14.4 Mechanism of Stereoregulation / 有规立构化机理 196
7.15 Concluding Remarks / 结论 197
Problems / 习题 198
References / 参考文献 198
Bibliography / 参考书目 198
Chapter 8Polymers in Solution / 聚合物溶液 200
8.1 Thermodynamics of Polymer Solutions / 聚合物溶液热力学 201
8.2 Ideal Mixtures of Small Molecules / 小分子的理想混合物 201
8.3 Nonideal Solutions / 非理想溶液 203
8.4 Flory朒uggins Theory: Entropy of Mixing / Flory朒uggins理
论混合熵 203
8.5 Enthalpy Change on Mixing / 混合焓变 207
8.6 Free Energy of Mixing / 混合自由能 208
8.7 Limitations of the Flory-Huggins Theory / Flory-Huggins理论
的局限性. 209
8.8 Phase Equilibria / 相平衡 210
8.9 Flory朘rigbaum Theory / Flory朘rigbaum理论 212
8.10 Location of the Theta Temperature / q温度的测定 214
8.11 Lower Critical Solution Temperatures / 低临界溶液温度 218
8.12 Solubility and the Cohesive Energy Density / 溶解度和内聚
能密度 220
8.13 Polymer朠olymer Mixtures / 聚合物-聚合物混合物 223
8.14 Kinetics of Phase Separation / 相分离动力学 227
Problems / 习题 228
References / 参考文献 231
Bibliography / 参考书目 231
Chapter 9Polymer Characterization - Molar Masses / 聚合物表
征—摩尔质量 233
9.1 Introduction / 简介 234
9.2 Molar Masses, Molecular Weights, and SI Units / 摩尔质量、
分子量及国际单位制 234
9.3 Number-Average Molar Mass Mn / 数均摩尔质量Mn 234
9.4 End-Group Assay / 端基分析 235
9.5 Colligative Properties of Solutions / 溶液的依数性 235
9.6 Osmotic Pressure / 渗透压法 236
9.7 Light Scattering / 光散射法 239
9.7.1 Scattering from Large Particles / 大粒子的散射 241
9.8 Dynamic Light Scattering / 动态光散射 244
9.9 Viscosity / 黏度法 245
9.9.1 Viscosity-Average Molecular Weight / 黏均分子量 247
9.10 Gel Permeation Chromatography / 凝胶渗透色谱法 248
9.11 MALDI / 基质辅助激光解的电离质谱法 252
Problems / 习题 253
References / 参考文献 256
Bibliography / 参考书目 257
Chapter 10Polymer Characterization - Chain Dimensions, Struc-
tures, and Morphology / 聚合物表征—链尺寸、结
构及形态学 258
10.1 Average Chain Dimensions / 平均链尺寸 259
10.2 Freely Jointed Chain Model / 自由连接链模型 260
10.3 Short-Range Effects / 短程效应 261
10.4 Chain Stiffness / 链的刚性 261
10.5 Treatment of Dilute Solution Data / 稀溶液数据的处理 262
10.5.1 The Second Virial Coefficient / 第二维利系数 262
10.5.2 Expansion Factor / 溶胀因子 263
10.5.3 Flory朏ox Theory / Flory朏ox理论 264
10.5.4 Indirect Estimates of Unperturbed Chain Dimensions /
无扰链尺寸的间接估测 265
10.5.5 Influence of Tacticity on Chain Dimensions / 规整度对
链尺寸的影响 265
10.6 Nuclear Magnetic Resonance (NMR) / 校磁共振（NMR） 266
10.7 Infrared Spectroscopy / 红外光谱 268
10.8 Thermal Analysis / 热分析 270
10.9 Wide-Angle and Small-Angle Scattering / 广角及小角散射 271
10.9.1 Wide-Angle X-Ray Scattering / 广角X射线散射 272
10.9.2 Small-Angle X-Ray Scattering (SAXS) / 小角X射线
散射（SAXS） 273
10.9.3 Small-Angle Neutron Scattering (SANS) / 小角中子
散射（SANS） 274
10.10 Microscopy / 显微技术 277
10.10.1 Optical Microscopy / 光学显微镜 278
10.10.2 Scanning Electron Microscopy / 扫描电子显微镜 279
10.10.3 Transmission Electron Microscopy / 透射电子显微镜 280
10.10.4 Atomic Force Microscopy and Scanning Tunneling Micro-
scopy/ 原子力和扫描隧道显微镜 280
Problems / 习题 282
References / 参考文献 283
Bibliography / 参考书目 283
Chapter 11The Crystalline State and Partially Ordered Structures
/ 结晶态和部分有序结构 284
11.1 Introduction / 介绍 285
11.2 Mechanism of Crystallization / 结晶机理 285
11.3 Temperature and Growth Rate / 温度和增长速率 287
11.4 Melting / 熔融 288
11.4.1 Effect of Crystallite Size on Melting / 微晶大小对熔融
的影响 288
11.5 Thermodynamic Parameters / 热力学参数 288
11.6 Crystalline Arrangement of Polymers / 聚合物的晶体排列 291
11.6.1 Factors Affecting Crystallinity and Tm / 影响结晶度和
Tm的因素 291
11.6.1.1 Symmetry / 对称性 291
11.6.1.2 Intermolecular Bonding / 分子间键合 292
11.6.1.3 Tacticity / 立构规整性 293
11.6.1.4 Branching and Molar Mass / 接枝与摩尔
质量 293
11.7 Morphology and Kinetics / 形态与动力学 293
11.8 Morphology / 形态 293
11.8.1 Crystallites / 微晶 294
11.8.2 Single Crystals / 单晶 294
11.8.3 Hedrites / 多角晶 295
11.8.4 Crystallization from the Melt / 熔融结晶 295
11.8.5 Spherulites / 球晶 297
11.9 Kinetics of Crystallization / 结晶动力学 298
11.9.1 Isothermal Crystallization / 等温结晶 299
11.9.2 The Avrami Equation / Avrami方程 299
11.9.3 Deviations from Avrami Equation / 偏离Avrami方程 300
11.10 Block Copolymers / 嵌段共聚物 300
11.11 Historical Development of Polymer Liquid Crystals / 聚合物
液晶的发展历史 302
11.12 Liquid Crystalline Phases / 液晶相 303
11.13 Identification of the Mesophases / 中间相的识别 306
11.14 Lyotropic Main-Chain Liquid Crystal Polymers / 溶致性主链
液晶聚合物 308
11.15 Thermotropic Main-Chain Liquid Crystal Polymers / 热致性
主链液晶聚合物 310
11.16 Side-Chain Liquid Crystal Polymers / 支链液晶聚合物 315
11.17 Chiral Nematic Liquid Crystal Polymers / 手性向列型液晶
聚合物 317
Problems / 习题 320
References / 参考文献 324
Bibliography / 参考书目 324
Chapter 12The Glassy State and Glass Transition / 玻璃态和玻
璃化转变 326
12.1 The Amorphous State / 无定形态 327
12.2 The Glassy State / 玻璃态 327
12.3 Relaxation Processes in the Glassy State / 玻璃态松弛过程 327
12.4 Glass Transition Region / 玻璃化转变区域 329
12.4.1 The Glass Transition Temperature, Tg / 玻璃化转变
温度，Tg 329
12.4.2 Experimental Demonstration of Tg / Tg的实验测定 330
12.4.2.1 Measurement of Tg from V-T Curves / V-T
曲线法则 331
12.4.2.2 Thermal Methods / 量热法 332
12.4.3 Factors Affecting Tg / 影响玻璃化转变温度的因素 333
12.4.3.1 Chain Flexibility / 链柔性 334
12.4.3.2 Steric Effects / 立体位阻效应 334
12.4.3.3 Configurational Effects / 构型的影响 336
12.4.3.4 Effect of Cross-Links on Tg / 交联对Tg的
影响 338
12.5 Theoretical Treatments / 理论处理 336
12.5.1 The Free-Volume Theory / 自由体积理论 337
12.5.2 Gibbs-Di Marzio Thermodynamic Theory / Gibbs-Di
Marzio热力学理论 341
12.5.3 Adam-Gibbs Theory / Adam-Gibbs理论 342
12.6 Dependence of Tg on Molar Mass / 分子量对Tg的影响 343
12.7 Structural Relaxation and Physical Aging / 结构松弛和物
理老化 344
Problems / 习题 345
References / 参考文献 348
Bibliography / 参考书目 349
Chapter 13Rheology and Mechanical Properties / 流变和力学
性能 350
13.1 Introduction to Rheology / 流变学简介 351
13.2 The Five Regions of Viscoelastic Behavior / 黏弹行为的五个
区间 352
13.3 The Viscous Region / 黏性区 353
13.3.1 Shear Dependence of Viscosity / 黏度对剪切的依赖
性 355
13.3.2 Kinetic Units in Polymer Chains / 聚合物链的动力
学单元 357
13.3.3 Effect of Chain Length / 链长的影响 358
13.3.4 Temperature Dependence of / 黏度对温度的依赖
性 359
13.3.5 Concentration Dependence of Viscosity / 黏度对浓度
的依赖性 359
13.3.6 Time-Dependent Behavior / 流体行为的时间依赖性 360
13.4 Mechanical Properties / 力学性能 361
13.4.1 Interrelation of Moduli / 模量之间的相互关系 363
13.5 Mechanical Models Describing Viscoelasticity / 描述黏弹性
的力学模型 363
13.6 Linear Viscoelastic Behavior of Amorphous Polymers / 无定型
聚合物的线性黏弹性行为 366
13.6.1 Creep / 蠕变 369
13.6.2 Stress朣train Measurements / 应力-应变测试 369
13.6.3 Effect of Temperature on Stress-Strain Response / 温
度对应力-应变响应的影响 369
13.6.4 Boltzmann Superposition Principle / 玻耳兹曼叠加原
理 371
13.6.5 Stress Relaxation / 应力松弛 372
13.7 Dynamic Mechanical and Dielectric Thermal Analysis / 动态
力学和介电热分析 372
13.7.1 Dynamic Mechanical Thermal Analysis (DMTA) / 动
态力学热分析（DMTA） 372
13.7.2 Dielectric Thermal Analysis (DETA) / 介电热分析
（DETA） 375
13.7.3 Comparison Between DMTA and DETA / DMTA和DETA
的比较 377
13.8 Time-Temperature Superposition Principle / 时温叠加原理 379
13.9 Dynamic Viscosity / 动力黏度 383
13.10 A Molecular Theory for Viscoelasticity / 黏弹性的分子
理论 384
13.11 The Reptation Model / 蠕动模型 386
Problems / 习题 388
References / 参考文献 393
Bibliography / 参考书目 394
Chapter 14 The Elastomeric State / 高弹态 395
14.1 General Introduction / 一般介绍 396
14.1.1 Natural Rubber / 天然橡胶 397
14.2 Experimental Vulcanization / 硫化实验 398
14.3 Properties of Elastomers / 弹性体的性质 398
14.4 Thermodynamic Aspects of Rubberlike Elasticity / 类橡胶弹性
的热力学方面 399
14.5 Nonideal Elastomers / 非理想弹性体 401
14.6 Distribution Function for Polymer Conformation / 聚合物构象
的分布函数 402
14.7 Statistical Approach / 统计学方法 405
14.7.1 Experimental Stress朣train Results / 应力-应变实验
结果
14.7.1.1 Simple Extension / 简单拉伸 405
14.7.1.2 Simple Compression / 简单压缩 407
14.7.1.3 Pure Shear / 纯剪切 407
14.7.1.4 Large Elastic Deformation / 大弹性变形 407
14.8 Swelling of Elastomeric Networks / 弹性体网络的溶胀 407
14.9 Network Defects / 网络缺陷 408
14.10 Resilience of Elastomers / 弹性体的回弹性 410
Problems / 习题 412
References / 参考文献 415
Bibliography / 参考书目 415
Chapter 15Structure朠roperty Relations / 结构与性能的关系 416
15.1 General Considerations / 概论 417
15.2 Control of Tm and Tg / Tm和Tg的控制 417
15.2.1 Chain Stiffness / 链的刚性 418
15.2.2 Intermolecuar Bonding / 分子间键合 419
15.3 Relation Between Tm and Tg / Tm和Tg的联系 421
15.4 Random Copolymers / 无规共聚物 421
15.5 Dependence of Tm and Tg on Copolymer Composition / 共聚物
组成对Tm和Tg的影响 422
15.6 Block Copolymers / 嵌段共聚物 425
15.7 Plasticizers / 增塑剂 427
15.8 Crystallinity and Mechanical Response / 结晶度和力学响应 428
15.9 Application to Fibers, Elastomers, and Plastics / 在纤维、塑料
和弹性体上的应用 430
15.10 Fibers / 纤维 430
15.10.1 Chemical Requirements / 化学要求 431
15.10.1.1 Linear Polyesters / 线型聚酯 433
15.10.2 Mechanical Requirements for Fibers / 纤维的力学
性能 434
15.10.2.1 Spinning Techniques / 纺丝技术 434
15.10.2.1.1 Melt Spinning / 熔融纺丝 434
15.10.2.1.2 Wet and Dry Spinning /
湿法和干法纺丝 434
15.10.2.2 Drawing, Orientation, and Crystallinity /
拉伸、取向和结晶度 435
15.10.2.3 Modulus and Chain Stiffness / 模量和
链的刚性 436
15.10.2.4 Other Factors / 其他因素 436
15.11 Aromatic Polyamides / 芳香族聚酰胺 437
15.12 Polyethylene / 聚乙烯 439
15.13 Elastomers and Cross-Linked Networks / 弹性体和交联网络 442
15.13.1 Cross-Linking / 交联 443
15.13.2 Creep in Cross-Linked Polymers / 交联聚合物中
的蠕变 443
15.13.3 Additives / 添加剂 443
15.14 Plastics / 塑料 443
15.14.1 Plastic Selection for Bottle Crate Manufacture / 制
造瓶用周转箱的塑料 445
15.14.2 Medical Applications / 医学应用 446
15.15 High-Temperature Speciality Polymers / 高温特种聚合物 447
15.16 Carbon Fibers / 碳纤维 454
15.17 Concluding Remarks / 结论 454
Problems / 习题 456
References / 参考文献 461
Bibliography / 参考书目 462
Chapter 16Polymers for the Electronics Industry / 聚合物在电子
工业中的应用 463
16.1 Introduction / 介绍 464
16.2 Polymer Resists for IC Fabrication / 聚合物抗蚀剂在工业中
的应用 464
16.3 The Lithographic Process / 光刻工艺 465
16.4 Polymer Resists / 聚合物抗蚀剂 466
16.4.1 Sensitivity / 敏感性 467
16.4.2 Resolution / 清晰度 468
16.5 Photolithography / 光刻法 468
16.5.1 Positive Photoresists / 正性光致抗蚀剂 468
16.5.2 Negative Photoresists / 负性光致抗蚀剂 469
16.6 Electron Beam Sensitive Resists / 电子束敏感抗蚀剂 472
16.6.1 Positive Resists / 正性抗蚀剂 472
16.6.2 Negative Resists / 负性抗蚀剂 473
16.7 X-ray and Ion Sensitive Resists / X射线和离子敏感抗蚀剂 473
16.8 Electroactive Polymers / 电活性聚合物 474
16.9 Conduction Mechanisms / 导电机理 475
16.10 Preparation of Conductive Polymers / 导电聚合物的制备 476
16.11 Polyacetylene / 聚乙炔 478
16.12 Poly(p-phenylene) / 聚苯撑 481
16.13 Polyheterocyclic Systems / 杂环聚合物 483
16.13.1 Polypyrrole / 聚吡咯 484
16.13.2 Sulfur Compounds / 硫化物 484
16.14 Polyaniline / 聚苯胺 485
16.15 Poly(Phenylene Sulfide) / 聚苯硫醚 485
16.16 Poly(1,6-heptadiyne) / 聚（1,6-庚二炔） 485
16.17 Applications / 应用 485
16.18 Photonic Applications / 光子应用 486
16.19 Light-Emitting Polymers / 发光聚合物 486
16.19.1 Applications / 应用 487
16.20 Nonlinear Optics / 非线性光学 487
16.21 Langmuir朆lodgett Films / LB膜 490
16.22 Optical Information Storage / 光信息存储 492
16.23 Thermorecording on Liquid Crystalline Polymers / 用液晶聚
合物进行热记录 496
References / 参考文献 495
Bibliography / 参考书目 495
Preface / 前言

前言/序言

《现代材料科学导论：从原子到宏观性能的桥梁》 图书简介 导言：跨越尺度的科学之旅 《现代材料科学导论》旨在为初学者和希望系统性拓展知识的读者提供一个全面而深入的材料科学世界观。本书的核心在于建立起材料的微观结构、原子/分子尺度的相互作用、加工工艺与最终宏观性能之间清晰、可量化的联系。我们相信，对材料的深刻理解必须建立在对底层物理和化学原理的掌握之上。 本书摒弃了传统材料学科的碎片化叙述方式，而是采用“跨尺度集成”的视角，引导读者从最基本的量子力学概念出发，逐步过渡到晶体结构、缺陷工程、相变动力学，并最终落脚于功能材料的实际应用。全书结构紧凑，逻辑严密，力求在严谨的科学深度与清晰的教学可读性之间找到最佳平衡。 第一部分：材料的基石——原子与结构 本部分致力于构建读者对材料微观世界的直观认识。 第一章：原子尺度下的结合力与能 原子结构与电子排布： 详细阐述了s、p、d、f轨道理论，重点讨论了价电子在化学键形成中的作用。 基本化学键的量化： 深入分析了离子键、共价键、金属键的性质、电负性差异对键强度的影响。引入了键能和键长作为预测材料稳定性的关键参数。 范德华力和氢键： 对软物质和生物材料至关重要的非共价相互作用的物理本质，包括伦敦色散力、偶极-偶极相互作用的理论基础。 晶体场理论初步： 简要介绍过渡金属配合物中d轨道的能级分裂，为后续的磁性与光学性质讨论打下基础。 第二章：晶体结构与有序度 晶体学的基本概念： 阐述晶格、基矢、布拉维点阵、晶胞的概念。重点剖析面心立方（FCC）、体心立方（BCC）、六方最密堆积（HCP）的几何特征及其堆积因子。 对称性与密勒指数： 系统介绍如何使用密勒指数（$hkl$）描述晶面和晶向，并结合几何关系解释不同晶面密度的差异。 非晶态结构的描述： 区别于完美晶体，探讨无序系统的短程有序和长程无序特征，通过径向分布函数（RDF）进行量化描述。 晶体衍射： 重点讲解X射线衍射（XRD）的基本原理，布拉格定律的应用，以及如何利用衍射峰确定晶体结构和晶粒尺寸（谢勒公式）。 第三部分：结构的不完美性与性能调控 本部分将重点关注“缺陷”——材料性能的真正驱动力。 第三章：晶体缺陷的分类与热力学 点缺陷： 详尽讨论了金属中的空位、间隙原子、取代原子（固溶体形成）。引入缺陷形成能的热力学计算方法，说明缺陷浓度与温度的关系。 线缺陷（位错）： 介绍刃型、螺旋型位错的 Burgers 矢量概念。重点分析位错线的滑移（剪切）机制与反应，这是理解塑性变形的物理核心。 面缺陷： 包括晶界、堆垛层错和孪晶界。分析晶界对材料力学性能和电学性能的显著影响（如晶界散射效应）。 体缺陷： 气泡、夹杂物及孔隙的形成及其对疲劳强度的影响。 第四章：微观结构演变与动力学 扩散现象： 建立菲克第一、第二定律，解释固态扩散的原子机制（空位机制和间隙机制）。引入扩散系数的阿伦尼乌斯关系。 相图与相变热力学： 深入解读单组元和二元相图（如杠杆原理）。分析相变过程中的形核与长大机制，包括无位移相变（如共析转变）和位移相变（如马氏体转变）。 动力学控制： 介绍转变速率与过冷度之间的关系，探讨冷却速率对最终微观组织（如晶粒尺寸）的决定性作用。 第三部分：功能材料的物理与化学特性 本部分将应用前述基础知识，探讨三大类关键功能材料的特性。 第五章：电子与电磁学特性 能带理论： 基于紧束缚近似，推导能带结构的形成过程，清晰区分导体、半导体和绝缘体的费米能级位置。 半导体物理基础： 引入有效质量概念，阐述本征激发、掺杂效应（n型与p型），以及PN结的形成与二极管原理。 介电与铁电材料： 解释宏观极化现象的微观来源（电子极化、离子极化、取向极化），介绍铁电畴结构和居里温度。 磁性材料： 区分抗磁性、顺磁性、铁磁性。深入分析布洛赫壁、磁畴结构及磁化过程，介绍磁滞回线及其应用。 第六章：热学与输运特性 晶格振动与声子： 介绍德拜模型与爱因斯坦模型，阐明声子是热传导的主要载流子。 热导率： 分析金属中电子贡献与晶格（声子）贡献，解释缺陷和晶界如何通过散射声子来降低热导率（热阻效应）。 热电材料： 介绍塞贝克效应，关键参数ZT值的物理意义，以及优化ZT值所需具备的低电子导率与高热阻率的矛盾统一。 第七章：机械性能的本构关系与加工 应力与应变： 建立广义胡克定律，讲解杨氏模量、剪切模量和泊松比的物理意义。 弹性极限与塑性变形： 详细阐述位错滑移如何导致宏观塑性，分析加工硬化机制。 断裂力学基础： 引入应力集中、Griffith裂纹扩展能量判据、应力强度因子（$K_I$）的概念，用于评估材料的韧性和抗脆断能力。 疲劳与蠕变： 讨论在交变载荷和高温下材料性能的退化机制，如S-N曲线的构建。 结语：面向未来的材料设计 本书的最后将展望计算材料学（如DFT方法）在加速新材料发现中的作用，强调材料科学已进入“设计驱动”的时代，引导读者思考如何利用已掌握的跨尺度知识指导新型复合材料、纳米结构和智能材料的开发。本书提供的不仅是知识体系，更是一种系统性的材料思维框架。

评分☆☆☆☆☆

当我拿到《高分子化学与物理》这本书时，我内心是充满期待的，我一直觉得，能够把“化学”和“物理”这两个看似独立的学科巧妙地结合起来，去解释一类物质的特性，这本身就是一件非常有意思的事情。我当时脑海中构想的，是一本能够将高分子世界描绘得生动而又严谨的书。我希望它能从化学的角度，详细讲解单体的种类，聚合反应的类型，以及高分子链的结构特点，比如链的柔韧性、立体规整性等等。同时，我也期待它能从物理学的角度，深入浅出地阐述高分子材料的各种物理性质，比如力学性能（弹性、塑性、强度）、热学性质（玻璃化转变、熔融）、光学性质（透明度、折射率）以及电学性质（绝缘性、导电性）。我尤其希望能看到一些将化学结构与物理性能直接联系起来的精彩论述，比如某种官能团的引入如何改变材料的极性，进而影响其在溶剂中的溶解性；或者高分子链的缠结如何导致材料的粘弹性。我还设想，书中应该包含大量的实例，展示高分子材料是如何在科技、医疗、能源、环保等各个领域发挥重要作用的，从而激发读者对这个领域的兴趣。然而，当我翻阅这本书时，我发现它所呈现的内容，与我最初的美好设想，在重点和叙事方式上，存在着一定的距离。

评分☆☆☆☆☆

我最近在整理书架的时候，偶然翻到了这本《高分子化学与物理》。说实话，我当时买它更多的是一种“跟风”行为，周围的同学都在讨论它，说它在某个专业领域内是必读的经典。我当时对“高分子”这个概念并不十分清晰，只知道它大概和很多大分子有关，但具体是什么，又有什么实际意义，我是一知半解。我原本设想，这本书会像一本厚重的百科全书，里面详细介绍了各种各样的聚合物，它们的分子结构、合成方法、以及在不同领域中的应用，比如在医学领域，有没有可降解的高分子用于手术缝合；在电子领域，有没有导电的高分子可以替代金属；在环境保护方面，有没有新型的高分子材料可以解决塑料污染问题。我也期待书中能够通过生动形象的比喻或者图示，来解释一些抽象的化学和物理概念，让像我这样的非专业人士也能有所领悟。然而，当我深入阅读时，我发现这本书的叙事方式和内容深度，似乎与我最初的期望存在着不小的偏差，它更多的是在探讨一些非常基础和理论性的问题，对于我期望的那些“奇妙应用”和“前沿探索”的描述，似乎着墨不多，这让我感到有些遗憾，同时也引发了我对这本书实际价值的重新思考。

评分☆☆☆☆☆

我当时之所以选择《高分子化学与物理》这本书，主要是被它那个充满学术气息的书名所吸引，我本身是材料工程领域的一名学生，对高分子材料的了解还处于比较基础的阶段。我抱着希望能够系统性地学习高分子合成、结构、性能以及加工方面的知识的想法来阅读它。我特别期望书中能够详细讲解各种重要的聚合反应机理，比如自由基聚合、离子聚合、缩聚等等，并能通过清晰的反应式和机理图来展示。我也希望能够深入了解高分子链的构象、聚集态结构（如无定形、半结晶、液晶等）以及它们对宏观性能的影响，比如高分子材料的强度、模量、玻璃化转变温度、熔点等关键物理参数是如何通过分子设计和加工工艺来调控的。此外，作为一本涵盖“物理”的书，我期待它能详细介绍高分子材料的流变学行为、力学性能测试方法，以及一些先进的表征技术，比如X射线衍射、差示扫描量热法、热重分析等等，这些技术是如何帮助我们理解和研究高分子材料的。不过，在阅读过程中，我发现这本书的侧重点似乎与我最初的期望有所偏离，它在某些我特别关注的实验和应用细节上的介绍，并没有达到我所期望的深入程度。

评分☆☆☆☆☆

这本书我当初是抱着极大的好奇心买下的，我一直对那些神奇的材料如何被创造出来充满兴趣。书名《高分子化学与物理》听起来就很有深度，我本以为会像科普读物一样，轻松地讲解高分子材料的原理和应用，比如我们日常生活中遇到的塑料、橡胶、纤维等等，它们是如何拥有那些奇妙的性质，是怎样在自然界中被发现或者被人类合成出来的。我特别期待能看到一些有趣的案例分析，比如某些高性能材料是如何解决特定工业难题的，或者某些生物高分子在生命科学中的扮演的角色。我也希望这本书能带我领略到化学和物理学知识如何奇妙地结合在一起，共同揭示高分子世界的奥秘。例如，我想知道聚合物的链结构、结晶度、玻璃化转变温度这些概念，究竟是如何通过物理学的原理来解释的，而化学键的形成和断裂又如何影响这些宏观性质。可惜的是，当我翻开这本书，发现内容与我的初步设想大相径庭，它似乎更侧重于基础理论的研究，对我这种希望了解实际应用和趣味科普的读者来说，着实有些出乎意料。

评分☆☆☆☆☆

对于《高分子化学与物理》这本书，我的期待是能够成为我打开材料科学大门的一把钥匙。我一直对我们身边的各种材料充满了好奇，从坚硬的金属到柔软的织物，再到我们每天使用的电子产品，背后都隐藏着材料科学的智慧。我特别希望能在这本书里找到关于高分子材料的详尽介绍，比如它们是如何被设计和合成的，不同的聚合方式会对材料的性能产生怎样的影响。我希望能够了解一些经典的聚合物，比如聚乙烯、聚丙烯，它们是如何成为我们生活中不可或缺的一部分的，以及它们的生产过程是否环保。我也很想知道，在“物理”这个词的加持下，这本书会如何阐述高分子材料的力学性能、热学性能、光学性能等等，比如聚合物的强度、韧性、弹性和透明度，这些宏观性质是如何由微观的分子结构决定的。我期待能够看到一些关于高分子材料加工成型工艺的介绍，比如注塑、挤出、吹塑等等，这些技术又是如何将液态或粉末状的聚合物转化为我们熟悉的固体产品的。然而，当我阅读这本书时，我发现它似乎走了一条更纯粹的学术路线，对这些我更感兴趣的应用层面和工程技术方面的讨论，并没有达到我预期的那种广度和深度，这让我有些失望。