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第1章 高分子凝聚态物理学的基本问题1

1.1 凝聚态物理学的两个基本问题1

1.2 分子链的溶致凝聚与高分子相变3

1.3 高分子凝聚的多体问题与复杂关联效应5

第2章 孤立分子链的构象与运动学9

2.1 分子链的构造与构型9

2.1.1 分子链的化学组成与键接方式9

2.1.2 分子链的构型及立体异构体10

2.1.3 分子链拓扑异构体12

2.2 理想分子链的构象13

2.2.1 分子链的内旋转构象与柔顺性14

2.2.2 等效自由连接链模型与Kuhn链段17

2.2.3 粗粒化模型、Gauss链段、分子链构象的自相似性20

2.2.4 分子链构象的分形维数21

2.2.5 分子链构象的标度性25

2.2.6 理想链的自由能和弹性力27

2.2.7 理想链的对偶关联函数31

2.2.8 理想链性质小结32

2.3 排除体积作用及对分子链构象的影响33

2.3.1 分子链的占有体积与扩张体积33

2.3.2 Mayer f-函数与排除体积相互作用34

2.3.3 排除体积作用对分子链构象的影响37

2.3.4 聚合物稀溶液理论39

2.3.5 温度对排除体积作用的影响44

2.3.6 膨胀链的对偶关联函数44

2.3.7 稀溶液中分子链性质小结44

2.4 单分子链凝聚态45

2.4.1 高分子稀溶液和极稀溶液45

2.4.2 单链凝聚态47

2.4.3 单分子链单晶50

2.4.4 单链玻璃态与单链高弹拉伸行为56

2.5 单分子链运动学59

2.5.1 涨落-耗散定理60

2.5.2 Debey模型讨论聚合物稀溶液的黏性流动62

2.5.3 Rouse-Zimm模型讨论聚合物稀溶液的黏弹性流动64

2.5.4 Rouse-Zimm模型的显式本构方程67

2.5.5 流体动力学相互作用、Zimm修正69

第3章 分子链凝聚过程及多链聚集体的凝聚态性质71

3.1 分子链的溶致凝聚过程71

3.2 亚浓溶液性质72

3.2.1 亚浓溶液的渗透压73

3.2.2 分子链长程关联效应78

3.2.3 亚浓溶液中分子链的构象81

3.2.4 串滴链模型83

3.2.5 亚浓溶液的对偶关联函数85

3.2.6 亚浓溶液中的屏蔽效应86

3.3 浓厚体系中缠结网链的构象87

3.3.1 浓厚体系中的分界浓度87

3.3.2 浓厚体系中分子链的穿透交叠89

3.3.3 全高斯链浓度c＊＊的意义90

3.3.4 浓厚体系中的屏蔽效应92

3.3.5 浓厚体系中几个关键尺度的关系93

3.3.6 溶致凝聚过程中体系熵值的变化及其热力学意义94

3.4 非晶聚合物的玻璃化转变与分子链缠结图像97

3.4.1 非晶聚合物的力学状态与热力学相态特征97

3.4.2 关于玻璃化转变的讨论99

3.4.3 无规线团模型与分子链缠结的经典图像103

3.4.4 串滴链长程缠结图像105

3.4.5 非晶高弹态与黏流态的分子链缠结网特征107

3.5 结晶聚合物及其熔融109

3.5.1 高分子结晶的复杂性109

3.5.2 复杂的分子链排列构象与晶体形态112

3.5.3 结晶度测量与计算115

3.5.4 高分子结晶的动力学特征117

3.5.5 结晶聚合物熔融及其动力学特征120

3.6 交联聚合物网络及其溶胀125

3.6.1 两种不同类型的交联网络125

3.6.2 理想橡胶等温拉伸的热力学方程127

3.6.3 交联网络高弹形变的分子论解析128

3.6.4 Mooney-Rivlin唯象理论132

3.6.5 交联聚合物网络的平衡溶胀134

3.7 缠结分子链的蛇行蠕动模型137

3.7.1 浓厚高分子液体的奇异流变性137

3.7.2 管模型与蛇行蠕动模型140

3.7.3 浓厚高分子液体中分子链的蠕动143

第4章 物质状态的描述与相变的定义145

4.1 物质状态的描述145

4.1.1 物质状态的微观描述与宏观描述145

4.1.2 微观描述与宏观描述的联系148

4.1.3 对称性及对称操作149

4.1.4 对称群151

4.1.5 物质结构函数及其Fourier变换152

4.2 相变的定义153

4.2.1 相变的热力学分类154

4.2.2 对称破缺与序参量156

4.2.3 二级相变理论159

4.3 分子间相互作用162

4.3.1 分子间相互作用的重要性162

4.3.2 静电相互作用163

4.3.3 弱化学键作用166

4.3.4 亲水-疏水相互作用168

4.3.5 内聚能密度与溶解度参数169

第5章 高分子材料的相变及其复杂性173

5.1 高分子材料相变的复杂性173

5.2 软物质的熵致相变175

5.2.1 软物质概念175

5.2.2 软物质与硬物质的差别177

5.2.3 熵致相变179

5.3 相变的动力学控制184

5.3.1 相变的亚稳定态与亚稳定性184

5.3.2 高分子相变亚稳定态的重要性185

5.3.3 晶体生长的动力学控制187

5.4 液晶的凝聚态特征及高分子液晶191

5.4.1 液晶的分类192

5.4.2 液晶的凝聚态特征195

5.4.3 高分子液晶的结构及性能特点198

5.5 导电高分子的激发态206

5.5.1 导电高分子的基态206

5.5.2 聚乙炔的Peierls相变208

5.5.3 一维固体的元激发——孤子态210

5.5.4 导电高分子的极化子态212

5.6 高分子非均质态的逾渗转变216

5.6.1 材料的非均质结构及微结构特征描述216

5.6.2 逾渗模型的基本物理量221

5.6.3 临界区的性质227

5.6.4 拓扑无序结构上的逾渗过程230

5.7 高分子溶胶-凝胶转变233

5.7.1 溶胶-凝胶转变233

5.7.2 凝胶化转变的平均场模型236

5.7.3 凝胶化转变的临界区逾渗转变模型241

第6章 高分子凝聚态物理学范式的讨论243

6.1 范式的重要性243

6.1.1 范式的意义和作用243

6.1.2 探索高分子凝聚态物理学范式的重要性和迫切性244

6.2 关于高分子凝聚态物理学范式的思考245

参考文献248

附录254

物理量符号一览表254

主题词索引258

重要物理常数263