高分子物理 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:复旦大学出版社作者:何曼君出品人: 页数:329 译者: 出版时间:2008-2 价格:35.00元装帧: isbn号码:9787309054156 丛书系列:

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具体描述

《高分子物理(第3版)较为系统全面地介绍了高分子物理的基本理论及研究方法。共分十章，包括高分子的链结构，高分子的溶液性质，高分子的聚集态结构，高分子多组分体系，聚合物的结晶态、非晶态，聚合物的力学、电学、光学等性质，以及聚合物的分析与研究方法等等。从分子运动的观点出发，阐述高分子的性能与结构之间的关系。

复杂系统动力学与相变行为研究本书聚焦于复杂系统在时间演化过程中所展现出的非线性动力学特性，以及系统从一种宏观状态向另一种宏观状态转变的临界现象。本书并非传统意义上关注特定物质形态（如高分子材料）的物理学著作，而是深入探讨适用于广泛领域（包括但不限于统计物理、信息论、生态系统建模以及宏观经济波动分析）的普适性规律。我们将从微观粒子或单元的相互作用出发，构建描述系统整体行为的有效场理论框架，并详细解析系统在参数空间中穿越相变点时所发生的定性变化。 --- 第一部分：复杂性与非线性动力学基础本部分旨在为读者建立理解复杂系统行为所需的数学和物理工具箱，重点在于超越线性响应理论的范畴。第一章：动力学系统的基本概念与遍历性相空间重构与流的性质：介绍如何从时间序列数据中定义系统的相空间，并阐述李雅普诺夫指数在量化系统对初始条件敏感性方面的核心作用。着重分析混沌系统的拓扑结构及其吸引子的几何特性（如奇怪吸引子）。遍历性与平均化的挑战：讨论时间平均与系综平均在非平衡系统中的差异。引入米切尔斯定理的局限性，并探讨准周期运动与玻尔兹曼动力学之间的联系。非平衡态的开放性：探讨系统与环境的耦合对系统动力学稳定性的影响。分析耗散结构形成的条件，并引入非平衡态下的涨落-耗散定理的推广形式。第二章：自组织临界性（SOC）与幂律分布 SOC模型的构建：详细阐述雪崩模型（Sandpile Model）作为研究自组织临界现象的经典案例。分析其关键参数——坡度和临界角，以及系统如何通过内部反馈机制自发地达到临界状态。幂律分布的物理起源：深入探讨在临界点附近观测到的幂律行为（$P(s) propto s^{- au}$）的统计力学解释。这包括分支过程理论和重整化群方法在描述临界标度律中的应用。尺度不变性与共形场论的联系：简要介绍临界点处的尺度不变性如何与更基础的量子场论概念相连接，尽管本书侧重于经典动力学，但理解这种深层联系对于认识复杂性至关重要。第三章：网络结构与涌现行为复杂网络的拓扑度量：介绍描述网络结构的量化指标，如平均路径长度、聚类系数以及度分布。重点分析无标度网络（Scale-Free Networks）的生成机制（如巴尔巴西模型）。网络上的动力学传播：探讨信息、疾病或故障在网络结构上传播的模型（如SIR模型、级联失效模型）。分析网络拓扑如何决定传播的效率和最终的覆盖范围。同步现象：研究大量耦合振荡器（元胞自动机或离散时间映射）如何通过相互作用实现宏观尺度的同步行为。分析同步的阈值条件和不同同步模式（如相位同步、平均场同步）。 --- 第二部分：相变理论的普适性与临界现象本部分将焦点从时间演化转向系统在参数空间中跨越不同宏观组态（相）的边界，即相变。第四章：经典相变的统计力学描述吉布斯自由能与序参量：严格定义相变过程中的热力学驱动力。详细阐述如何选择合适的序参量来区分不同的相态（例如，磁化强度、密度差）。平均场理论的局限性与修正：介绍布拉维-克劳修斯近似（Mean Field Theory）的基本框架，并分析其在低维系统和长程相互作用系统中的失效。引入范德华方程作为对平均场理论的修正。对称性破缺：探讨朗道（Landau）理论的核心思想——通过引入对称性破缺来描述相变。分析第一类和第二类相变的根本区别，以及序参量在对称性破缺过程中的演化。第五章：重整化群（RG）理论：普适性的核心 RG思想的建立：阐述重整化群的核心概念——在不同尺度上消除自由度，并观察系统有效相互作用的变化。强调RG变换的固定点（Fixed Point）对应于临界行为。标度假设与关联函数：详细推导临界指数的定义，如 $alpha, eta, gamma, delta, u, eta$。利用尺度不变性原理，解释这些指数之间的依赖关系（例如，Rushbrooke等式）。 Kadanoff块自旋重整化群：介绍一种具体的操作方法，通过对系统进行“块化”来逐步逼近临界点的有效哈密顿量。分析其在简单格点模型中的应用。第六章：随机场与非平衡相变随机系统中的标度：探讨当系统哈密顿量中包含随机因素（如随机耦合常数或随机势能）时，相变行为如何被改变。分析贝娄索夫-扎博廷斯基（BZ）反应等非平衡化学振荡中的时空结构。德宁格-冯·维滕格变换与无序系统：简要介绍如何使用更为复杂的概率方法处理无序系统，例如铁磁体中的无序（Disordered Ferromagnets），及其与纯系统临界指数的差异。拓扑相变：引入更高维度的拓扑不变量（如陈数、体积分）在描述特定量子相变中的重要性。虽然本书不深入量子力学，但介绍拓扑概念有助于理解系统分类的深度。 --- 第三部分：耗散系统与模式形成本部分关注系统如何通过与外部环境的持续交换能量和物质，在宏观尺度上自发形成有序的、周期性的或空间上重复的结构。第七章：图灵模式与反应-扩散系统反应-扩散方程组：建立描述物质守恒与空间扩散的偏微分方程模型。这是描述生物形态发生和化学振荡的基石。稳定性分析与霍普夫分岔：利用线性稳定性分析，确定系统中均匀稳态（Homogeneous Steady State）的稳定性。详细推导图灵不稳定性（Turing Instability）发生的条件——即快反应慢扩散组分如何激发空间波。模式的形成与选择：分析系统如何从均匀态选择出特定的波长和波数的驻波（Turing Patterns，如斑点和条纹）。讨论系统对边界条件和初始扰动的敏感性。第八章：相场模型与界面动力学自由能的梯度展开：介绍相场（Phase Field）方法，它通过引入一个描述相态连续变化的序参量（通常是慢变的场变量），将宏观界面现象嵌入到泛函中。界面演化方程：导出描述界面运动（如凝固、熔化或相分离）的演化方程（如Cahn-Hilliard方程或Allen-Cahn方程）。重点分析驱动界面运动的能量驱动力。钉扎效应与Hysteresis：讨论界面在不均匀基底或晶界上运动时所遇到的阻力（钉扎）。分析这种阻力如何导致系统表现出滞后现象（Hysteresis），这是耗散系统中常见的非线性特征。第九章：极端事件与尾部概率重尾分布的出现机制：考察在高度非线性或耦合的耗散系统中，极端事件（outliers）发生的频率。区分高斯分布和幂律或Lévy分布尾部的物理含义。极值理论（EVT）：介绍用于分析和预测极端事件的统计工具，如Pickands-Balkema-de Haan定理，该理论关注超过高阈值的数据的渐近行为。系统韧性（Resilience）与脆弱性：将动力学分析应用于评估复杂系统抵抗外界冲击的能力。定义系统的鲁棒性度量，并探讨在临界区域内，小扰动如何导致灾难性的系统性崩溃。本书旨在为物理学、应用数学、信息科学及工程学领域的研究人员提供一个跨越不同尺度的、统一的理论框架，用于理解和预测复杂系统中的非线性演化与突变现象。对高分子材料的特定微观结构、分子间作用力、链段运动以及玻璃化转变等具体材料科学问题的讨论，则完全超出了本书的范围和关注点。

作者简介

目录信息

第一章概论
1.1 高分子科学发展简史
1.2 从小分子到大分子
1.3 高分子的分子量和分子量分布
1.3.1 各种平均分子量的定义
1.3.2 分子量分布的表示方法
1.4 分子量和分子量分布的测定方法
1.4.1 渗透压法
1.4.2 蒸气压渗透法
1.4.3 光散射法
1.4.4 飞行时间质谱
1.4.5 黏度法
1.4.6 体积排除色谱法
1.5 高分子物质的类型
1.6 聚合物的玻璃化转变
习题与思考题
参考文献
第二章高分子的链结构
2.1 高分子链的构型
2.1.1 结构单元的键接方式
2.1.2 结构单元的空间构型
2.1.3 高分子共聚物
2.1.4 高分子链的支化
2.1.5 高分子链的交联
2.2 高分子链的构象
2.2.1 高分子链的内旋转构象和链的柔顺性
2.2.2 理想柔性链的均方末端距
2.2.3 线型高分子的均方回转半径
2.2.4 用光散射法测定高分子链的均方回转半径
2.2.5 蠕虫状链
附录理想高分子链末端距的概率分布函数
习题与思考题
参考文献
第三章高分子的溶液性质
3.1 聚合物的溶解过程和溶剂选择
3.1.1 聚合物溶解过程的特点
3.1.2 聚合物溶剂的选择
3.2 Flory-Huggins高分子溶液理论
3.2.1 高分子溶液的混合熵
3.2.2 高分子溶液的混合热
3.2.3 高分子溶液的化学位
3.3 高分子的“理想溶液”
3.4 Flory-Krigbaum稀溶液理论
3.5 高分子溶液的相平衡和相分离
3.6 高分子的标度概念和标度定律
3.7 高分子的亚浓溶液
3.7.1 稀溶液向亚浓溶液的过渡
3.7.2 亚浓溶液中高分子链的尺寸
3.7.3 亚浓溶液的串滴模型
3.7.4 亚浓溶液的渗透压
3.8 温度和浓度对溶液中高分子链尺寸的影响
3.9 高分子冻胶和凝胶
3.10 聚电解质溶液
3.11 高分子在溶液中的扩散
3.12 柔性高分子在稀溶液中的黏性流动
习题与思考题
参考文献
第四章高分子的多组分体系
4.1 高分子共混物的相容性
4.2 多组分高分子的界面性质
4.3 高分子嵌段共聚物熔体与嵌段共聚物溶液
4.3.1 嵌段共聚物的微相分离
4.3.2 嵌段共聚物的溶液性质
习题与思考题
参考文献
第五章聚合物的非晶态
5.1 非晶态聚合物的结构模型
5.2 非晶态聚合物的力学状态和热转变
5.3 非晶态聚合物的玻璃化转变
5.3.1 玻璃化温度的测量
5.3.2 玻璃化转变理论
5.3.3 影响玻璃化温度的因素
5.4 非晶态聚合物的黏性流动
5.4.1 聚合物黏性流动时高分子链的运动
5.4.2 黏流态中高分子链的蛇行和管道模型
5.4.3 影响黏流温度的因素
5.4.4 聚合物熔体的黏度和各种影响因素
5.5 聚合物的取向态
5.5.1 非晶聚合物的取向和解取向
5.5.2 取向度及其测定方法
5.5.3 高分子链高度取向、局部链段无规取向的非晶聚合物
附录聚合物的玻璃化温度
习题与思考题
参考文献
第六章聚合物的结晶态.
6.1 常见结晶性聚合物中晶体的晶胞
6.2 结晶性聚合物的球晶和单晶
6.3 结晶聚合物的结构模型
6.4 聚合物的结晶过程
6.4.1 结晶速度及其测定方法
6.4.2 Avrami方程用于聚合物的结晶过程
6.4.3 温度对结晶速度的影响
6.4.4 其他因素对结晶速度的影响
6.5 结晶聚合物的熔融和熔点
6.5.1 结晶温度对熔点的影响
6.5.2 晶片厚度对熔点的影响
6.5.3 拉伸对聚合物熔点的影响
6.5.4 高分子链结构对熔点的影响
6.5.5 共聚物的熔点
6.5.6 杂质对聚合物熔点的影响
6.6 结晶度对聚合物物理和机械性能的影响
6.6.1 结晶度概念及其测定方法
6.6.2 结晶度大小对聚合物性能的影响
6.6.3 分子量等因素对结晶聚合物性能的影响
6.7 聚合物的液晶态
6.7.1 高分子液晶的结构
6.7.2 向列型高分子液晶的流动特性
6.7.3 高分子液晶的应用
习题与思考题
参考文献
第七章聚合物的屈服和断裂
7.1 聚合物的拉伸行为
7.1.1 玻璃态聚合物的拉伸
7.1.2 玻璃态聚合物的强迫高弹形变
7.1.3 结晶聚合物的拉伸
7.1.4 硬弹性材料的拉伸
7.1.5 应变诱发塑料一橡胶转变
7.2 聚合物的屈服行为
7.2.1 聚合物单轴拉伸的应力分析
7.2.2 真应力一应变曲线及Considere作图法
7.3 聚合物的断裂理论和理论强度
7.3.1 断裂的分子理论
7.3.2 非线性断裂理论
7.3.3 微裂纹
7.3.4 聚合物的理论强度
7.4 影响聚合物实际强度的因素
7.4.1 高分子本身结构的影响
7.4.2 结晶和取向的影响
7.4.3 应力集中物的影响
7.4.4 增塑剂的影响
7.4.5 填料的影响
7.4.6 共聚和共混的影响
7.4.7 外力作用速度和温度的影响
习题与思考题
参考文献
第八章聚合物的高弹性与黏弹性
8.1 高弹性的热力学分析
8.2 高弹性的分子理论
8.2.1 仿射网络模型
8.2.2 虚拟网络模型
8.2.3 联结点受约束的模型
8.2.4 滑动一环节模型
8.3 交联网络的溶胀
8.4 聚合物的力学松弛——黏弹性
8.5 黏弹性的力学模型
8.5.1 Maxwell模型
8.5.2 Voigt（或Kelvin）模型
8.5.3 四元件模型
8.5.4 多元件模型和松弛时间谱
8.6 黏弹性与时间、温度的关系——时温等效原理
8.7 聚合物黏弹性的实验研究方法
8.8 聚合物的松弛转变及其分子机理
习题与思考题
参考文献
第九章聚合物的其他性质
9.1 聚合物的电学性质
9.1.1 聚合物的介电性质
9.1.2 聚合物的介电松弛与介电损耗
9.1.3 聚合物的导电性质
9.1.4 聚合物的电致发光性质
9.1.5 聚合物的介电击穿
9.1.6 聚合物的静电现象
9.2 聚合物的光学性质
9.3 聚合物的透气性
9.3.1 渗透物质（气体）的分子尺寸对渗透系数的影响
9.3.2 共混聚合物的透气性
9.3.3 通过扩散实现药物的控制释放
9.4 高分子的表面和界面性质
9.4.1 界面的黏结性能
9.4.2 高分子胶黏剂的性能
9.4.3 表面改性
9.4.4 黏合能与Drago常数
9.4.5 高分子材料的生物相容性
习题与思考题
参考文献
第十章聚合物的分析与研究方法
10.1 质谱法
10.1.1 质谱法的基本原理
10.1.2 质谱法的工作步骤与应用
10.2 红外与拉曼光谱法
10.2.1 红外光谱
10.2.2 激光拉曼光谱
10.3 核磁共振法
10.3.1 化学位移
10.3.2 傅立叶变换核磁技术
10.3.3 自旋一自旋耦合，偶极去耦与交叉极化
10.3.4 魔角旋转
10.3.5 核磁共振在高分子链结构研究中的应用
10.3.6 核磁共振显微成像技术
10.4 小角激光散射法
10.4.1 用小角激光散射法测定球晶尺寸的原理
10.4.2 用小角激光散射法研究相分离过程
10.5 动态光散射法
10.5.1 动态光散射的数据处理
10.5.2 动态光散射的应用
10.6 x射线衍射和X光小角散射法
10.6.1 X射线衍射研究晶体结构
10.6.2 X光小角散射法
10.7 小角中子散射法
10.8 激光共聚焦显微镜
10.9 电子显微镜
10.9.1 透射电子显微镜的构造原理
10.9.2 透射电子显微镜的实验方法
10.9.3 透射电子显微镜在聚合物研究中的应用
10.9.4 扫描电子显微镜
10.10 原子力显微镜
10.10.1 原子力显微镜的工作原理及装置组成
10.10.2 原子力显微镜的工作模式
10.10.3 原子力显微镜的应用
10.11 聚合物的热分析——差示扫描量热法和差热分析
参考文献
附录单位转换表
· · · · · · (收起)

读后感

☆☆☆☆☆

作为中国人编写的高分子物理方面的教材，这算是比较成功的教材了。但是这也不是一本完美的教材，毕竟高分子是一门不是很成熟的学科，有很多问题有待进一步研究论证。再度这本书的时候，感觉很多概念的引入没有遵循循序渐进的过程，经常碰到在某个新概念出现之后没有相应的解释...

☆☆☆☆☆

用户评价

☆☆☆☆☆

这本《高分子物理》绝对是理论与实践结合的典范之作。我记得我刚开始接触高分子科学时，那些复杂的概念和公式总是让我望而却步，但这本书的叙述方式却出奇地清晰流畅。它并没有把我直接丢进晦涩难懂的数学推导里，而是先用生动的例子和直观的图像来构建起对高分子链结构和动力学的基本认知。比如，对于粘弹性理论的阐述，作者没有仅仅停留在经典的Maxwell或Voigt模型上，而是深入挖掘了分子间相互作用和构象变化如何宏观地影响材料的松弛行为。书中对“自由体积”理论的讲解尤其精彩，它不再将高分子系统视为一个静态的、孤立的体系，而是强调了温度和压力对分子运动的微妙影响。我尤其欣赏作者在介绍“玻璃化转变”时，那种层层递进的剖析，从热力学角度的焓松弛，到动力学角度的α弛豫和β弛豫的区分，都处理得恰到好处，让读者能够真正理解为什么这种转变对所有高分子材料的加工和应用都至关重要。即便是初学者，只要肯下点功夫，也能从这本书中搭建起坚实的基础，而有经验的研究者也能从中找到深化理解的切入点，这在我读过的诸多教材中是相当罕见的平衡。

☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书的深度和广度远超我的预期。它不仅仅是一本关于高分子“物理”的书，更像是一部系统梳理了现代材料科学前沿进展的工具书。最让我感到震撼的是它对“复杂流变学”部分的覆盖。不同于许多教材只停留在牛顿流体和剪切稀化现象，这本书详尽地探讨了多相高分子体系，例如纳米复合材料和嵌段共聚物的相分离行为，如何通过流变学手段进行表征和控制。作者对于非牛顿流体中剪切变稀、触变性以及剪切增稠现象的解释，结合了流变学测试曲线（如黏度-剪切速率曲线）的具体分析，而不是空泛的理论描述，这对于我们从事聚合物加工的工程师来说，简直是如虎添翼。此外，书中对“超分子聚合物”和“活性/可控聚合”体系的流变特性也有涉及，这表明作者紧跟时代步伐，确保了内容的前沿性。阅读过程中，我时不时会停下来，对照我手头的实验数据，发现书中提供的模型和参数范围竟然能精准地解释我观察到的现象，这种“学以致用”的即时反馈感，是极其宝贵的学习体验。

☆☆☆☆☆

我对这本书的整体学术态度非常赞赏，它体现了一种严谨的批判性思维。作者在介绍某一经典理论时，并不会将其神化，而是非常坦诚地指出了该理论在哪些特定条件下会失效，或者其局限性在哪里。例如，在讨论高分子溶液的统计力学模型时，作者详细对比了Flory-Huggins理论与更先进的自由体积理论在处理高/低分子量比体系时的差异和优缺点。这种不偏不倚的论述方式，培养了读者独立思考的能力，而不是盲目接受既有结论。此外，书中对实验误差来源的讨论也极为细致。在涉及热重分析（TGA）和差示扫描量热（DSC）等热分析方法时，它不仅讲解了如何读取数据，还深入分析了仪器参数设置（如升温速率、样品质量）对测得的玻璃化转变温度Tg和结晶度的影响。这种对实验细节的把控，让我意识到，科学研究中“如何测量”往往和“测什么”同样重要。它让我从一个只会套用公式的学生，逐渐转变为一个懂得质疑和验证的初级研究者。

☆☆☆☆☆

这本书的价值在于它构建了一套完整且自洽的知识体系框架，而不是零散知识点的堆砌。它巧妙地将热力学、动力学、统计力学这三大物理学支柱，有机地融入到高分子体系的结构与性能分析之中。例如，在描述高分子结晶时，它从Ziegler-Natterer理论出发，阐述了成核速率和链折叠机制，然后无缝过渡到对半结晶聚合物的动态机械分析（DMA）曲线的解读，最终归结到材料的宏观刚度和韧性平衡。这种从微观分子层面的构象熵变，到介观结构形成，再到宏观机械响应的完整链条，一气呵成。我感觉自己读完后，看待任何一种新型高分子材料时，都会不自觉地从这三个层次去进行解构和分析。它教会我的不仅仅是知识，更是一种看待和解决材料科学问题的“物理眼光”。对于任何有志于在高分子领域深造的人来说，这本书不仅仅是参考书，它更像是开启专业思维的一把钥匙，其价值无可替代。

☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示设计实在是一大亮点，这对于理解高分子科学中那些抽象的三维结构和时间依赖过程至关重要。很多教科书的插图往往是简单的二维示意图，但《高分子物理》中的图表质量极高，很多都是高质量的分子动力学模拟截图或者精密的散射实验结果图。举例来说，它在解释“链缠结”概念时，使用了清晰的拓扑图来区分各种缠结模型，甚至对比了实验中常用的弛豫时间与缠结长度的关系图谱。再者，作者在关键公式推导后，总会附上一段“物理意义解读”的小节，用非常生活化的语言解释数学符号背后的物理图像。我特别喜欢它对散射实验（如X射线小角散射和中子小角散射）的介绍，它没有堆砌复杂的傅里叶变换理论，而是聚焦于如何利用散射矢量Q来提取高分子链的均方回转半径Rg和厚度D，以及如何区分无规线团和棒状结构。这种对“可视化”的执着追求，极大地降低了理解复杂物理模型的门槛，让阅读体验从枯燥的知识灌输变成了探索性的视觉之旅。

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国内基本都用的这本~我觉得该出新版了~

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这本书重视数理模型与定量理解，重视概念推导，是逻辑严谨，环环相扣的入门教材。在读这本书的时候，时常感觉到自己的基础知识应该复习起来了，比如高数、化学热力学等。对于我来说有点难，是需要反复翻看加深理解的。如果仔细研读的话，会觉得比那些泛泛而谈的教材有趣很多。

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很多高分子书的讲法都挺像的

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很多高分子书的讲法都挺像的

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