高分子物理課件復旦大學cha

高分子物理歡迎來到復旦大學高分子物理課程。本課程將深入探討高分子材料的結構、性質和應用，為您揭示這一fascinating領域的奧秘。課程概述1基礎理論高分子定義、分類、結構與性質2深入探討高分子溶液、熱力學、動力學3特性研究粘彈性、分子量分布、合成方法4應用前景表征方法、加工成型、產(chǎn)品應用高分子的定義分子量標準相對分子質量通常大于1萬的巨大分子。結構特征由許多相同或不同的重復單元通過共價鍵連接而成。物理性質具有獨特的物理性質，如粘彈性、高強度和高韌性。高分子的分類天然高分子如蛋白質、多糖、核酸等生物大分子。合成高分子如聚乙烯、聚丙烯、尼龍等人工合成的高分子材料。無機高分子如硅橡膠、聚磷腈等含無機元素的高分子。有機-無機雜化高分子結合有機和無機成分的新型高分子材料。高分子的結構1一級結構單體的化學組成和連接方式。2二級結構分子鏈的空間構象，如螺旋、折疊等。3三級結構分子鏈間的相互作用和排列方式。4超分子結構高分子在宏觀尺度上的組織形態(tài)。高分子的性質彈性可在外力作用下發(fā)生大變形，并在外力撤除后恢復原狀。強度具有較高的抗拉伸、抗壓縮和抗沖擊能力。熱性能熱塑性和熱固性高分子具有不同的熱響應特性。化學性能對化學試劑的抗性和反應性各不相同。高分子溶液溶解過程高分子鏈在溶劑中逐漸舒展。溶液性質粘度高，分子量對性質影響顯著。溶液熱力學混合焓、熵和自由能的變化。應用紡絲、涂料、膠粘劑等領域。高分子的相圖1單相區(qū)2兩相區(qū)3臨界點4玻璃化轉變5結晶化相圖描述了高分子系統(tǒng)在不同溫度、壓力和組成下的狀態(tài)變化。高分子熱力學1混合自由能2Flory-Huggins理論3相分離4玻璃化轉變熱力學原理幫助我們理解高分子的相行為和性質變化。高分子動力學10^-12s分子振動原子級別的快速運動。10^-6s局部松弛分子鏈段的運動。1s鏈運動整個分子鏈的重排。10^3s宏觀流動高分子材料的流變行為。高分子的粘彈性彈性響應類似于固體，可以儲存能量。粘性響應類似于液體，可以耗散能量。時間依賴性力學性質隨時間和溫度變化。高分子的緩和時間1快速響應短鏈段運動，時間尺度小。2中等響應分子鏈局部運動，時間尺度中等。3慢速響應整鏈運動，時間尺度大。4宏觀響應材料整體變形，時間尺度最大。高分子的分子量分布數(shù)均分子量分子數(shù)平均，反映小分子的貢獻。重均分子量重量平均，反映大分子的貢獻。Z均分子量更強調(diào)高分子量部分。多分散性指數(shù)反映分子量分布的寬窄。高分子量均分均分概念描述高分子樣品中分子量的平均水平。計算方法根據(jù)不同均分定義，采用相應的數(shù)學公式。性質影響不同均分值對應不同的物理和加工性能。測定技術如凝膠滲透色譜法、靜態(tài)光散射法等。高分子的合成方法加聚反應單體通過加成反應形成高分子?？s聚反應兩種或多種單體通過縮合反應形成高分子。開環(huán)聚合環(huán)狀單體開環(huán)后形成線性高分子。聚合物改性通過化學反應改變已有高分子的結構。自由基聚合1引發(fā)形成自由基。2增長自由基與單體反應，鏈增長。3終止自由基相互作用，反應停止。4鏈轉移活性轉移到其他分子。離子聚合陽離子聚合通過碳正離子進行聚合。適用于烯烴、環(huán)氧化物等。陰離子聚合通過碳負離子進行聚合。適用于丙烯腈、苯乙烯等。特點反應速度快，可控性好，可合成特殊結構高分子。配位聚合Ziegler-Natta催化劑用于烯烴立體規(guī)整聚合。茂金屬催化劑可精確控制聚合物結構。優(yōu)勢可合成高度立體規(guī)整的聚合物。應用廣泛用于聚烯烴等材料的工業(yè)生產(chǎn)?？s聚聚合1單體2反應3副產(chǎn)物4聚合度控制5應用縮聚反應中，兩種或多種單體通過脫去小分子而聚合。常見產(chǎn)物包括聚酯、聚酰胺等。高分子的表征方法這些先進儀器用于分析高分子的結構、組成和性能。高分子的光學性質透明性與結晶度、添加劑有關。折射率影響光的傳播和反射。雙折射在應力下表現(xiàn)各向異性。熒光性某些高分子可發(fā)熒光。高分子的導電性本征導電高分子如聚吡咯、聚苯胺等，主鏈共軛結構。復合導電高分子在絕緣高分子中添加導電填料。應用柔性電子、防靜電材料、傳感器等。高分子的生物相容性表面性質親水性、電荷分布影響細胞粘附。降解性可控降解速率適應不同應用需求。機械性能匹配人體組織的力學特性。生物活性促進細胞生長和組織再生。生物醫(yī)用高分子材料可降解材料如聚乳酸，用于縫合線、骨釘?shù)?。人工器官如人工血管、心臟瓣膜等。藥物遞送控釋微球、水凝膠等載藥系統(tǒng)。高分子納米復合材料1納米填料如納米粘土、碳納米管等。2界面相互作用填料與基體間的界面設計。3性能提升力學、熱學、電學性能顯著改善。4應用前景航空航天、電子、能源等領域。高分子的加工成型擠出連續(xù)生產(chǎn)管材、薄膜等。注塑生產(chǎn)復雜形狀的塑料制品。吹塑制造中空制品如瓶子。壓制適用于熱固性塑料。高分子產(chǎn)品的應用高分子材料在現(xiàn)代生活中無處不在，從日常用品到高科技領域都有廣泛應用。高分子材料的未來智能材料響應環(huán)境變化的高分子。仿生材料模仿自然結構的高性能材料?？沙掷m(xù)材料生物基和可降解高分子。多功能復合材料集多種性能于一體的新型材料。本課程小結1基礎知識掌握高分子的定義、分類和基本性質。2深入理解探討高分子的結構-性能關系。3前沿技術了解高分子材料的最新研究進展。4實際應用認識高分子材料在各行業(yè)中的重要作用。參考文獻高分子物理-何曼君、張紅東編著PolymerPhysics-MichaelRubinstein,Ra