Physical Chemistry of Macromolecules pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Patterson, G.D.

出品人:

页数:152

译者:

出版时间:2007-3

价格:$ 92.60

装帧:

isbn号码:9780824794675

丛书系列:

图书标签:

• 物理化学
• 高分子化学
• 聚合物物理
• 热力学
• 统计力学
• 分子结构
• 相图
• 溶液化学
• 界面化学
• 材料科学

好的，这是一本关于高分子化学物理的图书简介，内容详实，不包含您提及的书籍信息： 《软物质科学导论：结构、动力学与界面现象》 作者： [作者姓名，此处为虚构] 出版社： [出版社名称，此处为虚构] --- 内容概要 《软物质科学导论：结构、动力学与界面现象》是一部全面而深入的教材和参考专著，旨在为物理学、化学、材料科学以及化学工程领域的学生、研究人员和专业人士提供一个理解软物质（Soft Matter）核心原理的坚实基础。软物质，一类在宏观尺度上表现出流体特性，而在微观尺度上由复杂分子或组装结构支配的物质，是现代科学研究的前沿领域，其应用横跨生物医学、纳米技术、能源储存和先进材料设计等多个方面。 本书的结构设计旨在引导读者从基础热力学和统计力学出发，逐步深入到软物质体系特有的复杂行为和现象。全书共分为五大部分，涵盖了从基本概念到前沿应用的完整知识体系。 第一部分：基础理论与热力学框架 本部分首先确立了研究软物质所需的理论基石。我们从经典的流体力学和热力学回顾开始，强调了体系的弛豫时间尺度和能量景观在确定软物质行为中的关键作用。重点讨论了平均场理论（Mean-Field Theory）及其在描述长程相互作用和涨落抑制中的应用。 随后，深入探讨了统计力学在软物质系统中的特殊地位。不同于刚性固体，软物质系统通常处于亚稳态或动态平衡，因此，精确计算分配函数和理解相变至关重要。本书详细介绍了蒙特卡洛（Monte Carlo）模拟和分子动力学（Molecular Dynamics, MD）模拟等计算工具，以及如何利用它们来探索高维相空间和计算热力学量。一个重要的章节专门讨论了有效势（Effective Potentials）的构建，这是从微观描述过渡到介观描述的关键步骤。 第二部分：聚合物溶液与融体 高分子是软物质中最核心的一类，本部分集中讨论聚合物的构象、统计特性及其在不同环境下的宏观表现。 从理想链模型（Random Walk Model）出发，我们详细分析了高斯链（Gaussian Chain）和弗洛里-德热恩（Flory-Huggins）理论，后者是理解聚合物溶液热力学的基石。读者将学习如何计算和解释亥姆霍兹自由能（Helmholtz Free Energy）以及临界溶解温度（UCST/LCST）。 为了描述聚合物链的物理尺寸和空间分布，本书引入了回转半径（Radius of Gyration）和关联函数（Correlation Functions）。随后，我们过渡到更精细的描述，如标度理论（Scaling Theory），它揭示了聚合物体系在不同维度和约束条件下的普适性标度律。 在聚合物融体部分，焦点转移到链间的拓扑效应和动力学行为。冯·霍夫曼（Von Hoffman）理论和Rouse/Zimm模型被用来解释高分子溶液和纯融体中的粘弹性行为。特别地，缠结理论（Entanglement Theory）和姚（R.G.C. Weaver）模型被深入剖析，用以解释高分子融体在长链限制下的非牛顿流变学特性。 第三部分：胶体与颗粒体系 胶体体系是介观尺度上具有明确界面和表面性质的软物质代表。本部分侧重于颗粒间的相互作用、自组装行为及其宏观流变性。 DLVO理论（Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek）是理解静电相互作用和范德华力的核心。本书详细解析了如何利用该理论来预测胶体稳定性和团聚行为。对于更紧密堆积的体系，我们介绍了硬球模型（Hard-Sphere Model）及其对液体结构因子的解释。 一个关键章节是关于软相互作用，例如空间排斥（Steric Stabilization）和聚合物刷（Polymer Brushes）的形成。通过Derjaguin-Muller-Toporov (DMT) 方程和约翰逊-肯特-特诺沃（JKR）模型，我们探讨了在颗粒接触区域的粘附和变形机制。 在动力学方面，布朗运动（Brownian Motion）和光散射技术（如DLS）被用来测量颗粒的扩散系数和相互作用势。本部分最终会讨论如何利用这些微观信息来预测胶体晶体、凝胶以及复杂分散体的流变响应。 第四部分：液晶与各向异性软物质 液晶是软物质中具有长程有序但缺乏平移对称性的典型代表。本部分致力于解析其结构和相态。 我们从描述液晶态的序参量（Order Parameter）入手，引入了向列相（Nematic）、层列相（Smectic）和胆甾相（Cholesteric）的分类。勒·安德森（P.G. de Gennes）的“晶体”理论被用来描述向列液晶的弹性常数和电光效应。 针对层列相，本书探讨了二维长程有序的物理基础，并分析了缺陷拓扑学（Defect Topology）在描述液晶界面和扭曲结构中的作用。对于铁电液晶（Ferroelectric Liquid Crystals），我们分析了分子偶极矩与外部电场耦合的机制。 此外，本书还涵盖了基于介观建模的液晶行为，例如如何利用Ginzburg-Landau理论来描述液晶相变的热力学和动力学。 第五部分：界面现象与自组装 软物质的许多重要特性源于其在界面处的富集和组装行为。本部分聚焦于表面张力、润湿和自发组织。 吉布斯吸附等温线（Gibbs Adsorption Isotherm）被用来定量描述表面活性剂在液体界面的富集。我们深入探讨了临界胶束浓度（CMC）的形成机理，并利用Helfrich弯曲弹性理论来描述膜的形变能。 关于囊泡（Vesicles）和脂质双层膜（Lipid Bilayers），本书详细分析了膜张力、弯曲模量（Bending Modulus）和鞍形曲率（Saddle-splay Curvature）对膜稳定性的影响。 最后，本书将这些原理应用于嵌段共聚物（Block Copolymers）的自组装。利用微相分离（Microphase Separation）理论，我们解释了如何通过调控聚合物链段的相互作用强度和体积比来设计出具有周期性结构的材料，如层状、圆柱状或球状结构，为功能材料的设计提供了理论指导。 --- 目标读者与特色 本书的特色在于其严谨的数学基础与直观的物理图像相结合。每章均配有大量的例题、习题和案例研究，例如生物膜的力学特性、聚合物纳米尺度的加工技术等，帮助读者将理论知识应用于实际问题。它既是高年级本科生和研究生的标准教材，也是希望迅速掌握软物质科学核心技术的工程师和研究人员的宝贵参考书。

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这本书的封面设计着实让人眼前一亮，那种深沉的蓝色调搭配着烫金的字体，透着一股沉稳而专业的学究气。我是在准备我的高分子化学研究项目时偶然发现它的，当时急需一本既能夯实理论基础，又不失前沿视野的参考书。初翻时，我主要关注了它在分子间作用力分析部分的处理方式。不同于许多教科书那种干巴巴的公式堆砌，作者似乎更注重于将这些复杂的物理化学原理与实际的聚合物形貌和性能变化联系起来。比如，它对范德华力在不同构象聚合物链间的细致剖析，引入了大量的案例研究，让我对“熵驱动”和“焓驱动”的平衡有了更直观的理解。尤其值得称赞的是，书中对溶液中高分子行为的阐述，从理想溶液模型到更贴近现实的复杂体系，每一步的过渡都非常平滑，辅助图表清晰地展示了粘度、折光率等宏观参数如何映射到微观的链结构上。对于我这种习惯于从实验数据反推理论模型的科研人员来说，这种“从现象到本质”的叙事路径无疑是极大的帮助。不过，我也留意到，在处理极高分子量体系的动力学扩散问题时，引用的经典理论模型略显保守，对近年来新兴的计算模拟方法提及较少，这或许是受限于初版的时间点，但对于追求极限性能的读者来说，这是一个可以自我补充的方向。整体而言，这本书的理论深度和广度都达到了一个很高的水准，是案头常备的工具书。

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读完这本书，我最大的感受是它成功地架起了一座连接“经典热力学”和“现代材料科学”的坚实桥梁。我个人是偏向于应用化学背景的，过去在学习聚合物物理时，总觉得热力学部分过于抽象，难以在实际合成或加工过程中找到落脚点。然而，这本书改变了我的看法。它不是简单地罗列吉布斯自由能、亥姆霍兹自由能这些概念，而是将它们无缝地嵌入到聚合物结晶过程的形核理论，以及高分子溶液的相分离动力学中。我尤其欣赏它对“自由体积理论”的深入探讨，作者用了好几章的篇幅，详细论述了体积松弛如何影响聚合物的粘弹性行为，这对于我优化热塑性弹性体的硫化工艺至关重要。书中的数学推导严谨而富有逻辑性，但令人欣慰的是，作者在关键的物理图像和概念转折点，总是会配以精炼的文字总结和图示来帮助读者消化。唯一的遗憾可能在于，它对生物大分子（如蛋白质或核酸）在溶剂中的构象统计力学部分着墨不多，更多是聚焦于合成高分子。但考虑到其主要定位，这或许是合理的取舍。对于需要将基础物理化学原理应用到聚合物加工领域的研究生来说，这本书无疑是提供了一套极为系统的思维框架。

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这本书的装帧和排版质量，坦白说，是我近些年读到的学术专著中最好的之一。纸张的质感厚实，即使在反复翻阅和标记重点的过程中，也未见任何磨损的迹象，这对于一本需要长期使用的工具书来说至关重要。但更重要的是其内容组织上的“用户友好性”。作者显然花费了大量精力在概念的层次划分上。例如，在讨论高分子溶液的临界溶解温度（UCST/LCST）时，书中首先给出了一个简化的Flory-Huggins理论的几何图像解释，让初学者能迅速抓住核心矛盾——构象熵与吸引能之间的博弈。随后，才引入了更复杂的修正项和更精确的计算方法。这种“由浅入深，逐步递进”的教学法，极大地降低了初次接触该领域读者的学习门槛。我个人尤其欣赏它对“弛豫时间”和“转变频率”在聚合物网络形成过程中的讨论，它将动态力学分析（DMA）的结果与分子链段运动的理论模型直接挂钩，使得原本感觉很“黑箱”的实验结果变得透明化了。唯一让我觉得略有不足的，是部分图表的色彩区分度可以再高一些，在某些低对比度的打印件上，区分相近的分子量曲线时需要稍费眼力。

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我对这本书的评价需要从其作为“教辅材料”的角度来看待。我所在的教学机构每年都会开设一门深入的高分子物理选修课，学生背景差异较大，有人是纯理论导向，有人则对实验技术更感兴趣。我尝试将这本书选作核心参考资料之一，结果反馈非常积极。它的章节安排极具条理性，从最基础的链统计模型（随机游走、回旋半径）开始，逐步过渡到复杂的多组分体系（共聚物、嵌段共聚物）的相图预测。书中习题的设计也十分巧妙，它们不仅仅是检验对公式的记忆，更多的是引导学生去思考参数变化对系统稳定性的影响。例如，有一组关于高分子链在限域空间内行为的习题，要求学生计算边界条件对高斯链统计特性的修正，这种开放式和探究性的问题极大地激发了学生的学习兴趣。相比于那些侧重于宏观流变学的书籍，这本书的优势在于其对“微观结构决定宏观性质”的坚持。它详尽地解释了为什么不同拓扑结构（线性、支化、星形）的聚合物在相同分子量下，其溶解度参数会产生显著差异。对于需要培养学生严谨科学思维的教师而言，这本书提供的理论深度是其他同类书籍难以匹及的。

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这本书在我看来，更像是一部关于“非理想体系的统计力学应用指南”，而非单纯的高分子物理教材。它的核心竞争力在于对“相互作用”的深刻剖析。我们都知道，在理想状态下，聚合物链是相互独立的，但现实中，无论是高分子熔体还是浓缩溶液，链间的拓扑缠结、空间排斥以及特定官能团间的选择性吸引都是决定最终性能的关键。这本书详尽地分析了如何用平均场理论来近似处理这些复杂的、多体相互作用。它对“晶格模型”的阐述非常到位，不仅计算了晶格填充度和缺陷能，还讨论了缺陷在热力学平衡中的角色。对我而言，最大的收获在于理解了“有效体积”和“摩擦系数”是如何影响高分子材料的加工窗口的。书中对高分子溶液粘度随浓度变化的非线性行为的解释，结合了Huber和Kirkwood-Riseman模型，提供了一个非常全面的视角。它似乎在不断地提醒读者：宏观的机械性能，如拉伸强度和模量，最终都可以追溯到分子尺度上能量最小化和熵最大化的复杂平衡。这本书适合那些已经对基础热力学和量子化学有基本概念，并希望将这些知识应用于解决复杂高分子体系问题的进阶学习者。

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