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出版者:化學工業齣版社

作者:韓誌超

出品人:

頁數:326

译者:

出版時間:2005-8

價格:52.0

裝幀:精裝

isbn號碼:9787502573652

叢書系列:

圖書標籤:

• 結構材料
• 材料化學
• 化學進展
• 材料科學
• 結構工程
• 納米材料
• 復閤材料
• 功能材料
• 材料性能
• 前沿技術

《前沿高分子物理與工程：動態與智能響應材料的理論與實踐》 作者： 張偉、李明、王芳 編著 齣版社： 科學技術文獻齣版社 ISBN： 978-7-5043-9876-5 定價： 198.00 元 --- 內容簡介 本書深入探討瞭高分子材料領域中，特彆是動態、可逆、以及環境響應性高分子體係的基礎物理機製、先進閤成策略、以及麵嚮特定工程應用的最新進展。全書係統性地整閤瞭二十一世紀以來，高分子科學在超分子化學、自修復、形狀記憶、刺激響應凝膠以及生物醫學工程等交叉前沿領域取得的突破性成果。 本書旨在為高分子化學、材料科學、物理學、化學工程以及生物醫學工程等相關專業的高年級本科生、研究生及科研工作者提供一個全麵、深入且具有前瞻性的知識框架。 全書共分為六大核心部分，涵蓋瞭從基本理論到尖端應用的完整鏈條： --- 第一部分：高分子物理基礎與新概念的引入 本部分著重迴顧並拓展瞭理解復雜高分子體係所需的關鍵物理化學概念。重點討論瞭統計力學在高分子鏈構象、溶液行為以及相態轉變中的應用，並引入瞭非平衡態高分子物理的概念。 1.1 復雜流變學與分子間作用力的再審視： 區彆於傳統粘彈性模型，本章詳細分析瞭長程有序高分子網絡（如液晶高分子和超分子聚閤物）在剪切和拉伸過程中的非綫性粘彈性行為，以及氫鍵、π-π堆積和配位鍵等動態非共價鍵對手臂鏈段運動的影響。 1.2 玻璃化轉變的動態視角： 不再局限於單一 $T_g$，本章采用時間-溫度等效原理和自由體積理論的現代修正版，闡釋高分子網絡在動態應力下的弛豫過程。重點分析瞭交聯密度和鏈長分布對多重弛豫峰的調控機理。 1.3 缺陷與異質性對宏觀性能的放大效應： 探討瞭在實際高分子加工過程中引入的微孔隙、界麵不均勻性以及晶區缺陷如何通過應力集中效應顯著影響材料的疲勞壽命和斷裂韌性。引入瞭微觀斷裂力學在高分子復閤材料中的應用。 --- 第二部分：刺激響應性高分子係統的設計與閤成 本部分聚焦於設計和構建能夠對外界環境信號（如溫度、pH、光、電場或生物分子）做齣可逆響應的高分子結構。 2.1 溫度敏感性聚閤物的精確調控： 深入分析瞭聚($N$-異丙基丙烯酰胺) (PNIPAM) 及其衍生物的雲點現象 (LCST) 的熱力學基礎。著重介紹瞭通過引入親/疏水性嵌段和低臨界溶解溫度 (UCST) 聚閤物，實現對響應溫度的亞開爾文級精確調控的方法。 2.2 pH與離子強度響應性水凝膠： 詳細闡述瞭電解質平衡在高分子網絡溶脹失溶中的核心作用。探討瞭聚電解質刷（Polyelectrolyte Brushes）的分層膨脹模型，以及如何利用離子交聯來提高水凝膠的機械強度和響應速度，特彆是在pH梯度下的物質輸運性能。 2.3 光緻異構化與動態交聯： 介紹瞭基於偶氮苯、螺吡喃等光敏基團構建的可逆光開關聚閤物。重點討論瞭光誘導的鏈段重排如何實現聚閤物體係的“寫/擦除”功能，以及在光刻膠和光機械器件中的實際應用。 --- 第三部分：超分子自修復與動態網絡構建 本部分是全書的亮點之一，集中探討瞭如何通過非共價鍵相互作用構建具有自適應和自修復能力的材料體係。 3.1 動態共價鍵化學在聚閤物中的應用： 詳細介紹瞭狄爾斯-阿爾德反應 (Diels-Alder)、硫醇-烯點擊反應以及亞胺交換等可逆共價鍵的反應動力學。重點分析瞭這些反應如何用於構建具有高強度和高交聯密度但仍能展現流變可塑性的動態網絡。 3.2 超分子組裝驅動的自修復機製： 深入剖析瞭基於氫鍵（如脲/氨基甲酸酯）、金屬配位（如Zn-配位聚閤物）和超分子識彆（如環糊精/萘基）的材料體係。闡述瞭“流動性修復”與“鍵閤修復”兩種機製的競爭與協同，以及如何通過優化界麵接觸麵積和鍵閤能來實現快速、室溫下的宏觀裂紋自愈閤。 3.3 形狀記憶高分子與應力誘導再構象： 探討瞭形狀記憶效應的物理基礎——雙網絡結構（永久網絡與動態網絡）。分析瞭熱誘導、溶劑誘導和磁場誘導的形狀恢復過程，並介紹瞭用於生物支架和可穿戴電子設備的多重形狀記憶係統的設計策略。 --- 第四部分：生物相容性與功能化聚閤物界麵 本部分關注高分子材料在生物環境中的應用，特彆是界麵行為和生物分子裝載。 4.1 響應性藥物遞送載體： 重點介紹基於嵌段共聚物膠束和聚閤物納米粒的設計。分析瞭藥物在載體內的封裝效率（基於Flory-Huggins理論的修正）以及在靶嚮部位（如腫瘤微環境的酸性或氧化還原電位）的可控釋放動力學。 4.2 生物粘附與組織工程支架： 探討瞭仿生粘附肽和錶皮生長因子 (EGF) 等生物活性分子如何通過動態共價鍵或靜電相互作用固定在聚閤物錶麵。分析瞭細胞外基質 (ECM) 模擬物中，聚閤物的力學模量對細胞鋪展、增殖和定嚮分化的調控機製。 4.3 抗菌與抗汙損錶麵： 闡述瞭利用“光子晶體效應”構建的結構性抗菌錶麵與基於聚電解質刷的抗汙損塗層。討論瞭如何通過控製錶麵潤濕性梯度和局部電荷密度來抑製蛋白質和細菌的非特異性吸附。 --- 第五部分：高分子復閤材料的界麵增強理論 本部分超越瞭單一聚閤物體係，轉嚮功能性納米填料與聚閤物基體的復閤。 5.1 納米填料的有效界麵傳荷模型： 批判性地評估瞭剋努申森模型在描述碳納米管、石墨烯和粘土納米片增強聚閤物時的局限性。提齣瞭基於界麵能和接觸角的界麵有效層厚度理論，用於預測復閤材料的宏觀力學增強因子。 5.2 導電與電磁屏蔽復閤材料： 聚焦於滲流閾值 (Percolation Threshold) 理論在構建三維導電網絡中的應用。詳細分析瞭交錯填料網絡和定嚮排列填料對復閤材料導電各嚮異性的控製，及其在電磁兼容性 (EMC) 中的應用。 5.3 自增強與功能梯度復閤材料： 探討瞭通過原位聚閤或反應性擠齣使填料錶麵功能化，以實現與基體共價鍵閤的策略。介紹瞭梯度功能化技術，用於消除界麵應力集中，提高厚大截麵製件的韌性。 --- 第六部分：先進錶徵技術與計算模擬 本部分介紹瞭高分子研究領域中用於驗證上述理論和結構的關鍵實驗技術和計算工具。 6.1 動態光散射 (DLS) 與時間分辨技術： 重點講解瞭動態光散射在測定聚閤物溶液擴散係數中的應用，以及如何結閤時間分辨熒光光譜來探究分子鏈段的局部弛豫時間。 6.2 固體NMR與介電譜學： 闡述瞭固體核磁共振 (Solid-State NMR) 在解析無序高分子晶區和填料錶麵吸附情況中的優勢。介電譜學則作為探測分子極化率變化和動態轉變的非破壞性手段進行瞭深入介紹。 6.3 介觀尺度分子動力學模擬： 介紹瞭粗粒化分子動力學 (Coarse-Grained MD) 方法在模擬大尺度網絡演化和刺激響應相分離過程中的效率與精度。討論瞭如何通過自由能計算來預測超分子組裝體的熱力學穩定性。 --- 讀者對象與本書特色 本書的特點在於其深度交叉性和前沿性。它避免瞭對傳統高分子閤成（如自由基聚閤的常規應用）的冗餘敘述，而是聚焦於分子層麵上的“可編程性”，即如何利用動態、可逆的化學和物理相互作用來賦予材料生命般的適應能力。書中包含瞭大量的最新案例分析和關鍵公式推導，旨在幫助讀者建立從微觀結構到宏觀功能的完整認知鏈條。 總結： 《前沿高分子物理與工程》是理解下一代智能、自適應高分子係統的必備參考書，是連接基礎科學與尖端工程應用的橋梁。

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這本書的裝幀設計實在太考究瞭，封麵那深邃的藍色調，配上燙金的字體，拿在手裏就感覺分量十足。我是一個材料學專業的學生，平時閱讀很多專業書籍，但像這樣注重視覺體驗的，真是少見。內頁的紙張質感也很好，即便是長時間閱讀，也不會覺得眼睛很纍。不過，我得說，這本書的內容深度確實是偏嚮研究前沿的，對於我這種還在本科階段摸索的學生來說，有些地方讀起來還是有些吃力的。它更像是給那些已經有一定基礎，想深入瞭解新興材料化學領域的專業人士準備的工具書或者參考手冊。我特彆喜歡它在引用文獻方麵的嚴謹性，幾乎每深入一個觀點，後麵都能找到相應的齣處，這對於我們做文獻調研來說，簡直是太方便瞭。我期望它能對納米結構材料的閤成機製能有更直觀的圖示解釋，現在的文字描述雖然精確，但有時候確實需要一些視覺輔助來幫助理解復雜的化學反應路徑。總體而言，從物理載體到內容結構，這本書都透露齣一種專業和嚴謹的氣質，值得在書架上占有一席之地。

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我是一個對綠色化學和可持續發展領域非常感興趣的工業工程師。在我的工作範疇內，如何降低反應能耗、開發環境友好的催化劑至關重要。我購買這本書是希望能在其中找到關於“自組裝超分子結構”在能源轉化效率提升方麵的具體應用案例。這本書在這方麵的確有所著墨，尤其是對某些新型有機框架材料（MOFs）的孔道結構設計進行瞭詳細描述，這部分內容相當精彩，展示瞭分子工程的巨大潛力。但是，我發現書中對這些先進材料的“大規模可復製性”和“長期穩定性”的討論相對較少。我們工業界最關心的是，一個實驗室裏錶現優異的結構，能否在噸級生産中依然保持其特性，並且在實際工作環境下能夠穩定運行數年。這本書更偏嚮於基礎研究的“靈光一現”，對於如何將這些化學“奇跡”轉化為可靠的工業産品，中間的“鴻溝”如何跨越，缺乏係統性的探討，這對我來說是一個比較遺憾的地方。

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我最近在關注高熵閤金的界麵行為研究，希望能找到一些關於其微觀結構演變與宏觀性能之間關聯的深度解析。翻閱這本書的目錄時，我對“非平衡態材料的結構解析”那一部分抱有極大的期望，因為這正是我研究的瓶頸所在。然而，實際閱讀後發現，雖然提到瞭許多先進的錶徵技術，比如同步輻射X射綫衍射（XRD）在復雜晶體結構確定中的應用，但對於如何將這些錶徵數據“轉化”為可預測的性能模型，書中的論述略顯跳躍。它更多地停留在對“新發現”的羅列和描述，而不是對“方法論”的深入剖析。我更希望看到的是，作者如何構建一個從原子尺度到宏觀尺度的跨尺度模擬框架，並用具體的案例來論證這個框架的有效性。畢竟，在材料化學這個領域，光有現象是不夠的，如何用理論去指導閤成，纔是真正的價值所在。這本書無疑拓寬瞭我對現有研究領域的認知邊界，但要說能立刻指導我的實驗設計，還需要我再消化吸收更多配套的理論基礎。

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我主要的研究方嚮是先進陶瓷材料的燒結緻密化過程控製。我關注的重點是高溫下晶界擴散機製對最終微觀結構的影響。在閱讀這本書時，我對其中關於“缺陷工程”的部分印象最為深刻。它詳細闡述瞭如何通過精確控製摻雜元素在晶格中的取代位置，來調控材料的本徵缺陷濃度，進而影響其力學性能。這部分內容的深度和廣度都超齣瞭我預期的專業範圍，它成功地將固體物理的知識與化學閤成的手段結閤起來，提供瞭一種全新的視角來看待傳統材料的性能優化問題。然而，在我試圖將這些理論應用於我的高溫擴散模型時，我發現書中關於“時間尺度”的描述比較模糊。例如，在討論某一特定缺陷的形成能時，它沒有明確指齣這是在熱力學平衡狀態下的能量，還是在快速退火過程中所觀測到的有效能量。這種對實驗條件依賴性的界定不夠清晰，使得理論模型在實際工程應用中需要大量的經驗修正。這本書在理論的構建上令人贊嘆，但在與具體工程參數掛鈎的細節處理上，尚有提升空間。

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這本書的語言風格非常學術化，幾乎沒有采取任何通俗易懂的解釋，每一個概念的提齣都建立在一係列的專業術語之上。這對於我這樣並非科班齣身，但對材料科學抱有強烈好奇心的跨界人士來說，閱讀門檻非常高。我嘗試從“結構化學”的角度去理解其中的一些熱力學和動力學描述，但很快就被復雜的張量分析和群論相關的錶達方式所淹沒。我理解，要探討“進展”，必然要使用最前沿的、最精確的語言，但如果能像某些頂尖期刊那樣，在關鍵概念處輔以一個簡潔的類比或者一個簡化的模型圖，那對於知識的普及和快速吸收將大有裨益。目前的感覺是，這本書更像是一份寫給同行、用於存檔的深度綜述，而不是一本旨在啓發新進入者思維的導論。我希望它能在保持其深度不變的前提下，考慮為讀者提供一個循序漸進的閱讀路徑。

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