材料物理課件4軟物質(zhì)

1、4 軟物質(zhì): Soft Matter 1. 概念的提出 P.-G.de Gennes 軟物質(zhì)的基本特征是在外界的微小作用下(如溫度或外場(chǎng)等)，會(huì)產(chǎn)生顯著的宏觀效果。 所謂小的影響大的效果是軟物質(zhì)體系的基本特征。2022/8/1414 軟物質(zhì): Soft Matter 軟物質(zhì)除了具有簡(jiǎn)單體系的硬物質(zhì)所特有的平移自由度之外，常常還有一個(gè)或更多的附加自由度。 軟物質(zhì)體系由于附加自由度的作用可以自組織，最后形成附加自由度有序的自組織結(jié)構(gòu)。2022/8/1424 軟物質(zhì): Soft Matter 在外界作用下軟物質(zhì)的結(jié)構(gòu)之所以發(fā)生根本性的變化從而導(dǎo)致劇烈的效果，這表明軟物質(zhì)是有其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的。 軟物質(zhì)也被

2、稱為為復(fù)雜流體或結(jié)構(gòu)液體，主要就是因?yàn)檐浳镔|(zhì)在其柔軟的背后存在著復(fù)雜的、有結(jié)多重構(gòu)的特性。2022/8/1434 軟物質(zhì): Soft Matter 軟物質(zhì)大多來(lái)自于有機(jī)物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)常常介于固體和液體之間，從宏觀尺度看不象晶體結(jié)構(gòu)那樣有完美的周期性。從原子、分子尺度看是完全無(wú)序的，但在介觀尺寸下存在規(guī)則的結(jié)構(gòu)。2022/8/1444 軟物質(zhì): Soft Matter 軟物質(zhì)之所以表現(xiàn)出與固態(tài)和液態(tài)不同的特性，在于介觀尺度下這種有序結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)：一方面，決定流體的熱漲落和動(dòng)力學(xué)相互作用支配著系統(tǒng)的行為；另一方面，介觀尺度下受約束結(jié)構(gòu)顯示出類似于固體的行為。這兩者共同的作用支配和操縱了軟物質(zhì)獨(dú)特的性質(zhì)

3、。2022/8/1454 軟物質(zhì): Soft Matter 一般而言，對(duì)于兩種以上物質(zhì)組成的混合體系，有可能自身或在外界作用下形成某種特定的結(jié)構(gòu)。 對(duì)于單一物質(zhì)所組成的軟物質(zhì)體系，其所組成的分子必須有某種特定的結(jié)構(gòu)或功能所謂超分子，例如液晶分子，一些活化劑以及生物大分子等。這些分子可以通過(guò)自身的自組裝而形成各種有序的結(jié)構(gòu)。2022/8/1464 軟物質(zhì): Soft Matter 常見(jiàn)的一些軟物質(zhì)體系： 高分子聚合物、液晶、膠體、乳液、超分子材料（雙親性分子）、以及生物大分子等。2022/8/1472022/8/1482022/8/149 F = H - TS2022/8/14102022/8/14111. 超分子自組裝軟物質(zhì)自組織的形式2022/8/14122. 單(大)分子自組織2022/8/14133. 熵驅(qū)動(dòng)下的自組織2022/8/14143. 熵驅(qū)動(dòng)下的自組織2022/8/14152022/8/14162022/8/14173. 非平衡動(dòng)