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高等高分子物理  041M4009H

学期:2016-2017学年秋 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:赵江等
课程编号: 041M4009H 课时: 72 学分: 5.0
课程属性: 专业核心课 主讲教师:赵江等
英文名称: Advanced Polymer Physics

教学目的、要求

本课程的教学对象为高分子物理与化学、高分子材料等专业研究生,学制为1学期,每周授课2次。课程针对高分子物理的基础内容与重要主题进行深入讲授,内容覆盖高分子溶液、凝聚态、相分离、粘弹性与分子动态性质等方面,讲授内容更加注重物理原理与理论基础,同时结合高分子物理领域的最新研究进展。课程将使得修课学生对于高分子物理的基本原理具有深入的认识,同时对相关领域的最新研究动态具有一定了解。

预修课程

物理化学、高分子物理、热力学统计物理

教 材

主要内容

第一章理想单分子链结构及构象
第一节分子链的构象、分子链理论模型、分子链的尺寸及链段分布。
第二节分子链的自由能、分子链尺寸的散射测量。
第二章真实分子链结构与构象
第一节排斥体积效应与自避无规行走、分子链的熵弹性及热力学。
第二节真实分子链的链段分布特点、真实分子链的尺度测量、聚合物分子量及其测量方法。
第三章高分子溶液与表界面
第一节溶剂性质(溶剂、良溶剂、劣溶剂)及其特点、亚浓溶液。
第二节聚合物表界面吸附、聚合物刷。
第四章高分子共混及分相动力学
第一节高分子共混物的相容性(相分离热力学):Flory-Huggins理论;相图;临界涨落;共聚物或纳米粒子对相容性的影响;流场对相容性的影响;动力学不对称性的二元共混物的相行为。
第二节高分子共混物的分相动力学:相分离机制(成核生长和旋节分解);旋节分解动力学;共聚物或纳米粒子对分相动力学的影响;剪切场作用下的相分离动力学;粘弹性相分离;动力学不对称性对相分离动力学的影响。
第五章共混体系的界面行为与界面性质
第一节相容高分子共混物的界面焊合:界面互扩散动力学;界面结构;界面强度;相容性及高分子多分散性对界面互扩散行为的影响。
第二节多组分高分子共混物的界面性质:经典二元流体界面的Cahn-Hilliard理论;涨落效应;界面张力和弯曲模量;界面性质与相变的关系;共聚物或纳米粒子对界面性质的影响。
第六章嵌段共聚物
第一节嵌段共聚物熔体的微相分离:AB嵌段共聚物的微相分离形态与相图;共聚物组成、拓扑结构、序列分布、链段刚柔性及与均聚物或纳米粒子共混等对相结构的影响;外场和受限情况下的微相分离;相结构与材料性质;共聚物微相分离的应用。
第二节嵌段共聚物溶液体系的有序化:胶束的形成及结构;有序相态的结构和性质;外场和受限情况下的组装;嵌段共聚物溶液体系的应用。
第七章高分子凝胶与交联网络
第一节线性粘弹性测量:应力松弛,蠕变与回复,动态震荡剪切,稳态剪切。
第二节交联网络结构和凝胶:橡胶的热力学;非缠结橡胶的弹性;缠结橡胶的弹性;聚合物凝胶的溶胀;自修复凝胶。
第八章非缠结聚合物动力学
第一节Rouse模型;Zimm模型;特性粘数。
第二节亚浓非缠结溶液;动力学的温度依赖性;无规支化聚合物;半柔性链松弛模式。
第九章缠结聚合物动力学
第一节聚合物缠结的普适图像;线型聚合物熔体的管状模型与蛇形运动;缠结单链动力学。
第二节聚合物拓扑结构影响;多链效应;亚浓溶液的蛇形运动;相容性聚合物共混。
第十章高分子结晶
第一节高分子间的作用力(结晶的驱动力):范德华力与氢键;内聚能密度。
第二节高分子结晶的形态和结构:高分子结晶的形态学;高分子在结晶中的构象和晶胞;高分子的晶态结构模型;结晶度及测定方法。
第十一章高分子结晶动力学与热力学
第一节高分子的结晶过程-动力学研究:高分子的结构与结晶能力;结晶速度及测定方法;结晶速度与温度的关系;影响结晶速度的其他因素。
第二节结晶热力学:结晶高分子的熔融与熔点;结晶温度对熔点的影响;晶片厚度对熔点的影响;拉伸和溶剂作用对聚合物熔点的影响;高分子链结构对熔点的影响;共聚物的熔点;杂质对聚合物熔点的影响。
第十二章高分子液晶及特殊类型的结晶
第一节高分子的液晶态结构:液晶态的结构;高分子液晶的结构和性质;高分子液晶的应用。
第二节特殊情况下的结晶:薄膜及超薄膜体系的结晶;受限情况下的结晶;稀溶液及极稀溶液的结晶
第十三章高分子的玻璃化转变
第一节玻璃化转变的特征与研究方法
第二节高分子玻璃化转变的特点与最新进展
四、教学重点与难点 
由于本课程的定位为既有深度,又要体现科研动态,所以在讲授时应该集中于各个内容的关键讲授,在讲清基础内容及原理的基础上,提出存在的问题,介绍目前研究的动态与状况,提出可能的问题。
五、学时分配与进度计划 
全部课程共计72学时,共计13章,每章5学时,考试3学时,另备4个机动学时,根据内容多少适当进行调节。

参考文献

1.Polymer Physics, M. Rubinstein, R. Colby, Oxford University Press, New York, 2003.
2.《高分子物理 (修订版)》,何曼君、陈维孝,复旦大学出版社。
3.Physics of Polymer Surfaces and Interfaces, Isaac C. Sanchez, Butterworth-Heinemann 1992.
4.The Structure and Rheology of Complex Fluids, Roland G. Larson, Oxford University Press, 1999.
5.The Physics of Polymers, Gert Strobl, Springer, 2007.
6.Viscoelastic Properties of Polymers, John Ferry, Wiley, 1980.
7.Principles of Polymer Chemistry, Paul J. Flory, Cornell University Press.
8.Scaling Concepts in Polymer Physics, Pierre-Gilles Gennes, Cornell University Press.

授课时间: 星期一, 第5、6、7节
授课地点: 教2-125
授课周次: 3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、17、18、19

授课时间: 星期三, 第5、6、7节
授课地点: 教2-125
授课周次: 3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、17、18、19

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