高分子物理课件复旦大学cha

高分子物理欢迎来到复旦大学高分子物理课程。本课程将深入探讨高分子材料的结构、性质和应用，为您揭示这一fascinating领域的奥秘。课程概述1基础理论高分子定义、分类、结构与性质2深入探讨高分子溶液、热力学、动力学3特性研究粘弹性、分子量分布、合成方法4应用前景表征方法、加工成型、产品应用高分子的定义分子量标准相对分子质量通常大于1万的巨大分子。结构特征由许多相同或不同的重复单元通过共价键连接而成。物理性质具有独特的物理性质，如粘弹性、高强度和高韧性。高分子的分类天然高分子如蛋白质、多糖、核酸等生物大分子。合成高分子如聚乙烯、聚丙烯、尼龙等人工合成的高分子材料。无机高分子如硅橡胶、聚磷腈等含无机元素的高分子。有机-无机杂化高分子结合有机和无机成分的新型高分子材料。高分子的结构1一级结构单体的化学组成和连接方式。2二级结构分子链的空间构象，如螺旋、折叠等。3三级结构分子链间的相互作用和排列方式。4超分子结构高分子在宏观尺度上的组织形态。高分子的性质弹性可在外力作用下发生大变形，并在外力撤除后恢复原状。强度具有较高的抗拉伸、抗压缩和抗冲击能力。热性能热塑性和热固性高分子具有不同的热响应特性。化学性能对化学试剂的抗性和反应性各不相同。高分子溶液溶解过程高分子链在溶剂中逐渐舒展。溶液性质粘度高，分子量对性质影响显著。溶液热力学混合焓、熵和自由能的变化。应用纺丝、涂料、胶粘剂等领域。高分子的相图1单相区2两相区3临界点4玻璃化转变5结晶化相图描述了高分子系统在不同温度、压力和组成下的状态变化。高分子热力学1混合自由能2Flory-Huggins理论3相分离4玻璃化转变热力学原理帮助我们理解高分子的相行为和性质变化。高分子动力学10^-12s分子振动原子级别的快速运动。10^-6s局部松弛分子链段的运动。1s链运动整个分子链的重排。10^3s宏观流动高分子材料的流变行为。高分子的粘弹性弹性响应类似于固体，可以储存能量。粘性响应类似于液体，可以耗散能量。时间依赖性力学性质随时间和温度变化。高分子的缓和时间1快速响应短链段运动，时间尺度小。2中等响应分子链局部运动，时间尺度中等。3慢速响应整链运动，时间尺度大。4宏观响应材料整体变形，时间尺度最大。高分子的分子量分布数均分子量分子数平均，反映小分子的贡献。重均分子量重量平均，反映大分子的贡献。Z均分子量更强调高分子量部分。多分散性指数反映分子量分布的宽窄。高分子量均分均分概念描述高分子样品中分子量的平均水平。计算方法根据不同均分定义，采用相应的数学公式。性质影响不同均分值对应不同的物理和加工性能。测定技术如凝胶渗透色谱法、静态光散射法等。高分子的合成方法加聚反应单体通过加成反应形成高分子。缩聚反应两种或多种单体通过缩合反应形成高分子。开环聚合环状单体开环后形成线性高分子。聚合物改性通过化学反应改变已有高分子的结构。自由基聚合1引发形成自由基。2增长自由基与单体反应，链增长。3终止自由基相互作用，反应停止。4链转移活性转移到其他分子。离子聚合阳离子聚合通过碳正离子进行聚合。适用于烯烃、环氧化物等。阴离子聚合通过碳负离子进行聚合。适用于丙烯腈、苯乙烯等。特点反应速度快，可控性好，可合成特殊结构高分子。配位聚合Ziegler-Natta催化剂用于烯烃立体规整聚合。茂金属催化剂可精确控制聚合物结构。优势可合成高度立体规整的聚合物。应用广泛用于聚烯烃等材料的工业生产。缩聚聚合1单体2反应3副产物4聚合度控制5应用缩聚反应中，两种或多种单体通过脱去小分子而聚合。常见产物包括聚酯、聚酰胺等。高分子的表征方法这些先进仪器用于分析高分子的结构、组成和性能。高分子的光学性质透明性与结晶度、添加剂有关。折射率影响光的传播和反射。双折射在应力下表现各向异性。荧光性某些高分子可发荧光。高分子的导电性本征导电高分子如聚吡咯、聚苯胺等，主链共轭结构。复合导电高分子在绝缘高分子中添加导电填料。应用柔性电子、防静电材料、传感器等。高分子的生物相容性表面性质亲水性、电荷分布影响细胞粘附。降解性可控降解速率适应不同应用需求。机械性能匹配人体组织的力学特性。生物活性促进细胞生长和组织再生。生物医用高分子材料可降解材料如聚乳酸，用于缝合线、骨钉等。人工器官如人工血管、心脏瓣膜等。药物递送控释微球、水凝胶等载药系统。高分子纳米复合材料1纳米填料如纳米粘土、碳纳米管等。2界面相互作用填料与基体间的界面设计。3性能提升力学、热学、电学性能显著改善。4应用前景航空航天、电子、能源等领域。高分子的加工成型挤出连续生产管材、薄膜等。注塑生产复杂形状的塑料制品。吹塑制造中空制品如瓶子。压制适用于热固性塑料。高分子产品的应用高分子材料在现代生活中无处不在，从日常用品到高科技领域都有广泛应用。高分子材料的未来智能材料响应环境变化的高分子。仿生材料模仿自然结构的高性能材料。可持续材料生物基和可降解高分子。多功能复合材料集多种性能于一体的新型材料。本课程小结1基础知识掌握高分子的定义、分类和基本性质。2深入理解探讨高分子的结构-性能关系。3前沿技术了解高分子材料的最新研究进展。4实际应用认识高分子材料在各行业中的重要作用。参考文献高分子物理-何曼君、张红东编著PolymerPhysics-MichaelRubinstein,Ra