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出版者:高等教育出版社

作者:张永林

出品人:

页数:199

译者:

出版时间:2005-5

价格:16.70元

装帧:简裝本

isbn号码:9787040164848

丛书系列:

图书标签:

• 光电子技术
• 光电子学
• 半导体光电器件
• 光通信
• 激光技术
• 显示技术
• 传感器
• 光电探测
• 信息技术
• 物理学

好的，这是一本关于《高分子化学与物理》的图书简介： --- 高分子化学与物理 探索宏观世界的微观基石 本书深入剖析了高分子科学这一横跨化学、物理学、材料科学和工程学的交叉学科。高分子，作为由大量重复结构单元通过化学键连接而成的巨大分子，构成了我们日常生活中几乎所有重要材料的基础——从坚韧的塑料、弹性的橡胶、到功能性的纤维和先进的生物医用材料。理解高分子的结构、性质、合成与加工是现代材料创新的核心。 第一部分：高分子基础结构与热力学 本书的开篇将构建坚实的理论框架，带领读者从分子尺度理解高分子的独特性质。 1.1 高分子的概念与分类： 详细阐述了聚合物的定义、分子量及其分布（如数均分子量 $M_n$、重均分子量 $M_w$ 和多分散性指数 PDI）对材料性能的决定性影响。我们将探讨合成聚合物（如聚乙烯、聚苯乙烯）与天然聚合物（如纤维素、蛋白质）的结构差异，并依据主链结构、单体连接方式和形态进行系统分类。 1.2 聚合物的统计力学与构象分析： 高分子的柔性是其区别于小分子的关键特征。本章将引入高分子链的统计学模型，如随机游走模型（Random Walk）和自由旋链模型（Freely Jointed Chain），用于计算特征长度，如均方末端距 ($langle r^2 angle^{1/2}$)。深入讨论了影响链构象的因素，包括空间位阻、分子间作用力和溶剂效应。 1.3 溶液性质与热力学： 高分子在溶液中的行为直接决定了其加工方式和应用潜力。我们详细分析了高分子溶液的热力学基础，包括混合热力学，引入弗洛里-胡格金斯（Flory-Huggins）理论来计算理想溶液的化学势和搅拌函数 $chi$ 参数。重点阐述了“良溶剂”、“不良溶剂”和“贫溶剂”的概念，以及高分子在溶液中临界浓度的确定。此外，借助粘度和光散射等方法，对分子量进行精确测定也将被详尽介绍。 第二部分：高分子的合成、反应动力学与结构形成 理解如何高效、可控地构建高分子链是材料合成科学的核心挑战。 2.1 聚合反应机理： 本部分系统梳理了主要的聚合反应类型： 逐步聚合（Step-Growth Polymerization）： 涵盖缩聚和加聚反应，如聚酯、聚酰胺的合成。重点分析反应速率方程、聚合度随转化率的变化规律（Carothers 方程），以及如何利用官能度来控制最终分子量。 连锁聚合（Chain-Growth Polymerization）： 深入研究自由基聚合、离子聚合（阴离子和阳离子）以及配位聚合。对于自由基聚合，将详细分析引发、增长、终止和链转移过程的动力学，并探讨引发剂的选择和温度对分子量分布的影响。 2.2 可控/活性自由基聚合（CRP）： 鉴于传统自由基聚合难以精确控制分子量和实现窄分布的局限性，本书专门开辟章节介绍现代先进技术，如原子转移自由基聚合（ATRP）、可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT）和氮氧自由基聚合（NMP）。这些技术使得设计具有复杂拓扑结构（如嵌段共聚物、星形聚合物）成为可能。 2.3 共聚物： 探讨了不同单体混合聚合时形成共聚物的结构（无规、交替、嵌段、接枝）及其性能调控。通过共聚反应式，分析了生成不同结构共聚物的反应活性比 ($r_A, r_B$)，并展示了共聚物相图的绘制与应用。 第三部分：高分子物理与形貌学 高分子的宏观性能在很大程度上取决于其在固态下的微观排列和形貌。 3.1 聚合物的粘弹性与流变学： 聚合物的粘弹性是其最显著的物理特征。本书从分子运动的角度解释粘弹性，引入时间-温度等效原理（Time-Temperature Superposition Principle, TTSP）和 Williams-Landel-Ferry (WLF) 方程，用以描述高分子材料在不同温度下的松弛行为。流变学部分将介绍牛顿流体、剪切变稀现象，以及应用于加工过程中的本构方程（如幂律模型）和测量技术（如旋转流变仪）。 3.2 聚合物的相态与晶态： 不同于小分子晶体，聚合物晶体结构通常是半晶态的。本章详细讨论了结晶过程的动力学和热力学，包括熔点 ($T_m$)、玻璃化转变温度 ($T_g$)。通过差示扫描量热法（DSC）、X射线衍射（XRD）和动态机械分析（DMA）等技术，分析聚合物的结晶度、晶体尺寸和晶体形态（球晶）。理解 $T_g$ 对于预测材料的使用温度范围至关重要。 3.3 聚合物的形貌与微观结构： 深入探讨了聚合物合金、共混物以及嵌段共聚物的相分离现象。引入相分离的热力学驱动力——自由能最小化，并分析了通过热力学（Flory-Huggins 理论）和动力学（Spinodal Decomposition, Nucleation and Growth）控制纳米级相分离结构的方法。 第四部分：高分子材料的性能与应用实例 本书的最后部分将理论知识与实际工程应用紧密结合。 4.1 机械性能： 分析拉伸、压缩、弯曲和冲击测试的结果。重点讨论应力-应变曲线的非线性特征，如屈服点、硬化和断裂。对比热塑性塑料、热固性塑料和弹性体的机械性能差异，并解释分子量、交联度和取向度如何影响材料的强度和韧性。 4.2 导电、电学与光学性能： 探讨如何通过引入共轭结构或掺杂剂将绝缘性聚合物转变为导电聚合物（如聚苯胺、聚噻吩）。同时，涉及聚合物的介电常数、击穿强度以及在光学应用（如透镜、光纤涂层）中的特性。 4.3 聚合物的降解与老化： 讨论聚合物材料在环境因素（热、光、氧气、水解）作用下的老化机制，包括自由基链断裂、氧化反应和水解。介绍稳定剂、抗氧化剂和光稳定剂的作用原理，为延长材料使用寿命提供科学依据。 --- 本书特色： 理论深度与实践结合： 每章均包含详细的推导过程，并配以丰富的工程实例和实验数据分析。 前沿技术覆盖： 包含了对可控聚合、聚合物纳米复合材料和生物相容性高分子的最新研究进展。 图表丰富： 配有大量结构示意图、相图和实验曲线，辅助读者直观理解复杂的分子行为。 《高分子化学与物理》是材料科学、化学工程、高分子科学专业本科生和研究生的理想教材，同时也是相关行业工程师和科研人员深入理解和创新高分子材料的必备参考书。通过系统学习，读者将能够熟练掌握设计具有特定宏观性能的高分子材料所需要的微观调控能力。

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这本《光电子技术》的讲述角度非常新颖，它不像很多教科书那样枯燥乏味，而是以一种近乎叙事的方式，将光与电子在现代科技中的交汇娓娓道来。我最欣赏的是作者在介绍基础原理时，总能结合具体的应用场景进行深入剖析。比如在讲解激光二极管的工作机制时，书中不仅清晰地描绘了半导体材料的能带结构，还穿插了光纤通信系统的早期发展历程，让我仿佛置身于那个技术萌芽的年代，深刻理解了理论是如何一步步指导工程实践的。尤其值得称赞的是，对于一些复杂的调制和解调技术，作者没有停留在公式推导，而是用大量生动的类比，比如将信号传输比作水流的控制，使得即便是初学者也能迅速抓住核心概念。阅读过程中，我时常会停下来，思考书中所提及的那些经典实验设计，它们不仅是技术里程碑，更是对物理学思维方式的完美体现。这本书的图文排版也极为考究，那些精细的结构图和波导示意图，清晰地揭示了光在微观尺度下的行为，极大地提升了阅读体验，让晦涩的知识变得触手可及，这对我后续深入研究相关领域打下了坚实的基础，是一次非常愉快的学习之旅。

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这本书的结构设计非常巧妙，它采用了“模块化”的编写方式，使得读者可以根据自己的兴趣点和知识背景，灵活地选择阅读顺序，而不会因为跳过某些章节而感到知识体系的断裂。比如，如果你对生物医学成像感兴趣，可以直接深入到光声成像和OCT的部分，书中对这些新兴应用的原理阐述得非常到位，包含了光散射理论和信号重建算法的简化模型。如果对高速光互联更感兴趣，可以直接跳到光调制器的性能比较，这里详细对比了MZM、SOA等不同调制器在插入损耗、电压效率和带宽上的权衡。这种高度的模块化，极大地提升了学习效率，避免了传统教材那种“线性依赖”带来的阅读疲劳。而且，每当一个模块结束时，作者都会用一个简短的“本章小结与展望”来总结核心要点，并给出几道具有启发性的思考题，这种设计极大地锻炼了读者的主动思考能力，让我感觉自己不是在被动接受信息，而是在积极地构建知识，这是一本非常适合自学和快速查阅的工具书。

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读完这本书，我最大的感受是作者的学术深度和广度令人叹服，它绝非泛泛而谈的科普读物，而是对光电子学领域进行了系统且精密的梳理。尤其在讨论光电子器件的性能优化部分，作者展现了极其严谨的工程思维。书中对噪声分析和量子效率的讨论极为透彻，涉及到了许多前沿的半导体材料特性，例如InP和GaAs基异质结的界面缺陷控制，这些内容在其他同类书籍中往往一带而过，但在这里却被深入挖掘，甚至引用了最新的研究成果作为佐证。书中对器件的“黑箱”描述非常少，几乎每一步的物理过程都被分解并解释得淋漓尽致，这对于希望从事器件设计和制造的专业人士来说，无疑是一本不可多得的案头参考书。我特别喜欢其中关于光电探测器响应速度限制的章节，作者从材料吸收系数、载流子迁移率、到RC延迟时间常数，层层递进，逻辑链条完整得让人拍案叫绝。虽然部分数学推导略显复杂，但其详尽的步骤和严谨的单位换算，确保了读者可以完全跟上思路，真正做到知其然并知其所以然，这是一本需要反复研读才能完全消化的硬核著作。

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这是一本在细节处理上极为精细的作品，它仿佛是作者多年实践经验的结晶，处处透露着“过来人”的智慧。我注意到书中关于封装和可靠性的章节，这通常是教科书中最薄弱的环节，但《光电子技术》却给予了足够的篇幅。作者详细分析了热应力对光器件寿命的影响，包括蝶形封装与TO封装在长期工作环境下的失效模式对比，以及如何通过优化散热设计来延长产品寿命。这种将理论与实际制造、长期运维紧密结合的写法，对于工业界的读者来说，提供了极具操作性的指导。此外，书中对测试与测量技术也给予了高度重视，比如如何使用示波器精确测量皮秒级的脉冲展宽，以及如何排除环境噪声对光功率计读数的影响，这些都是实验室中每天都会遇到的实际难题。这些看似“琐碎”的经验之谈，恰恰是区分理论学习者与工程实践者的关键所在。这本书的实用价值远超其理论价值，它教会了我如何“做出一个真正能用、能可靠运行”的光电子产品。

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这本书的叙事风格简直就像一位经验丰富的老教授在跟你进行一对一的深度交流，充满了人文关怀和对技术发展的深刻洞察。它没有过分强调那些已经被淘汰的技术细节，而是将重点放在了“为什么是现在这样的技术”的哲学思辨上。例如，在回顾光电子集成（PIC）的发展时，作者不仅仅罗列了不同集成方案的优缺点，更探讨了供应链、成本控制以及光子与电子工艺兼容性的历史性矛盾。这种宏观的视角，使得读者在学习具体知识点的同时，也能建立起对整个产业生态的理解框架。我尤其喜欢书中对未来展望的部分，作者没有给出空泛的预测，而是基于现有的物理瓶颈，提出了几个极具建设性的研究方向，比如拓扑光子学在信息传输中的潜力，读起来让人热血沸腾，充满探索的欲望。全书的语言流畅自然，即便在描述最尖端的量子效应时，也保持着一种优雅的克制，让人感觉知识的获取是一种享受而非负担。对于想要跳出纯技术细节，建立全局观的工程师和研究人员来说，这本书的价值是无可替代的。

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