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高分子結晶學原理
該商品所屬分類：自然科學 -> 化學
【市場價】	635-920元
【優惠價】	397-575元
【作者】	胡文兵
【所屬類別】	圖書自然科學化學高分子化學（高聚物）圖書自然科學化學晶體學
【出版社】	化學工業出版社
【ISBN】	9787122164995
【折扣說明】	一次購物滿999元台幣免運費+贈品一次購物滿2000元台幣95折+免運費+贈品一次購物滿3000元台幣92折+免運費+贈品一次購物滿4000元台幣88折+免運費+贈品
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內容介紹

開本：16開

包裝：精裝

是否套裝：否

國際標準書號ISBN：9787122164995

作者：胡文兵

出版社：化學工業出版社

出版時間：2013年07月

內容簡介

本書從微觀分子角度出發繫統地介紹了高分子結晶熱力學、動力學和形態學的基本概念以及當前研究進展，並重點介紹了在無規共聚物、納米空間和嵌段共聚物自組裝微疇等受限條件下高分子結晶學的研究進展，附錄還介紹了作者所擅長的動態蒙特卡羅分子模擬方法。

本書適合從事高分子凝聚態物理、高分子材料、高分子化學和化工、生物物理等研究和開發領域的科研人員、教師、企業技術人員、研究生和高年級本科生閱讀。

第一部分高分子的結晶熱力學1

第1章高分子的分子結構特點3

1?1什麼是高分子？3

1?2高分子鏈結構的表征4

1?3高分子內在分類結構特點6

1?3?1鏈的非柔順性6

1?3?2高分子鏈間復雜的相互作用8
第一部分高分子的結晶熱力學1

第1章高分子的分子結構特點3

1?1什麼是高分子？3

1?2高分子鏈結構的表征4

1?3高分子內在分類結構特點6

1?3?1鏈的非柔順性6

1?3?2高分子鏈間復雜的相互作用8

1?4高分子外在個別結構特點9

1?4?1分子量及其分布9

1?4?2鏈的拓撲構造10

1?4?3鏈的序列不規整性13

參考文獻15

第2章結晶熱力學和相態16

2?1有序相轉變的熱力學16

2?2多重有序相態18

2?3多組分體繫結晶相圖23

2?4晶相的結構表征25

參考文獻33

第3章結晶統計熱力學和平衡熔點性質36

3?1微觀相互作用模型的建立36

3?2平均場統計處理計算高分子溶液的配分函數39

3?2?1格子模型和平均場假定39

3?2?2混合熵的計算40

3?2?3混合焓的計算43

3?2?4配分函數及溶液相圖的計算44

3?3高分子平衡熔點的性質45

3?3?1對內在鏈結構特點的依賴性45

3?3?2對外在結構特點分子量的依賴性48

3?3?3對外在結構特點鏈序列規整性的依賴性49

3?3?4對多組分體繫濃度的依賴性51

參考文獻53

第4章結晶與多組分液態相分離的相互作用56

4?1溶液中的熱力學相互作用56

4?2高分子溶液相分離對結晶成核的加速作用59

4?3結晶有序化相互作用對共混物相分離的增強作用69

4?4不相容體繫界面對結晶成核的增強作用73

4?5單鏈體繫中的相變及其相互作用78

4?6嵌段共聚物體繫中相分離與結晶相互作用82

參考文獻84

第二部分高分子結晶動力學89

第5章結晶成核動力學91

5?1成核原理及基本模式91

5?2成核動力學99

5?3成核劑和成核促進劑103

5?4鏈內成核模型105

參考文獻109

第6章晶體生長動力學114

6?1晶體生長的基本模式114

6?1?1擴散控制生長115

6?1?2界面控制生長116

6?2高分子折疊鏈片晶121

6?2?1折疊鏈片晶模型121

6?2?2片晶的界面區128

6?2?3片晶的厚度及其來源130

6?3片晶生長動力學135

6?3?1次級成核作為速率決定步驟135

6?3?2Lauritzen?Hoffman理論138

6?3?3伸展鏈晶的二維生長理論142

6?3?4鏈內成核理論147

6?3?5其他基於非次級成核的片晶生長模型155

參考文獻163

第7章高分子片晶生長的特殊動力學現像173

7?1短鏈整數次折疊和片晶生長自中毒現像173

7?1?1短鏈整數次折疊結晶173

7?1?2短鏈片晶生長的自中毒現像176

7?2分子量效共結晶速率184

7?2?1分子量對片晶線生長速率的影響184

7?2?2分子量效應的理論解釋186

7?2鏈長混合物的共結晶速率188

7?3結晶分子分凝現像197

7?3?1高分子結晶的分子量分級197

7?3?2結晶分子分凝的微觀動力學機制199

7?4片晶生長速率溫度依賴性的regime(區域)轉變現像203

7?4?1regime轉變的實驗觀測203

7?4?2regime轉變的Lauritzen?Hoffman理論解釋204

7?4?3regime轉變的分子模擬及鏈內成核理論解釋206

7?5片晶生長導致的半結晶織態結構214

7?5?1半結晶織態結構的成因214

7?5?2動力學成因的分子模擬證據214

7?6溶液準一維生長的片晶線生長速率215

7?6?1恆濃溶液體繫215

7?6?2恆量溶液體繫216

參考文獻218

第8章片晶的退火和熔化226

8?1片晶的退火增厚226

8?1?1片晶的退火效應226

8?1?2片晶增厚的分子機理230

8?1?3單層片晶增厚的動力學234

8?2片晶的可逆熔化238

8?2?1片晶可逆熔化的實驗證據238

8?2?2片晶可逆熔化的分子機理240

8?3片晶的不可逆熔化243

8?3?1片晶熔化的不可逆現像243

8?3?2片晶熔化的動力學244

8?3?3片晶過熱度與升溫速率的標度關繫249

參考文獻252

第9章高分子總結晶動力學257

9?1結晶度的表征257

9?2等溫結晶過程的Avrami方程處理260

9?2?1總結晶速率260

9?2?2Avrami方程260

9?2?3總結晶速率的復雜性262

9?3非等溫結晶動力學263

9?3?1Ozawa理論263

9?3?2動力學結晶能力265

9?3?3直接求Avrami指數法266

參考文獻266

第三部分高分子結晶形態學269

第10章高分子單晶271

10?1高分子單晶的生長習性及其演變271

10?2聚乙烯單晶(200)彎曲生長面的解釋279

10?3多層片晶282

參考文獻287

第11章高分子球晶290

11?1球晶的形貌表征290

11?1?1球晶形貌的演化290

11?1?2球晶的偏光顯微鏡表征290

11?1?3球晶的小角光散射表征294

11?2球晶的微觀結構295

11?2?1球晶初期的結構295

11?2?2球晶中片晶的分枝298

11?2?3環帶球晶中片晶的扭曲機制302

11?3球晶的生成機制309

11?3?1Keith?Padden理論309

11?3?2分枝生長的計算機模擬312

11?4反常球晶313

參考文獻314

第12章伴隨其他過程的高分子結晶形態319

12?1伴隨聚合反應的高分子結晶319

12?1?1高分子結晶的幾種基本模式319

12?1?2單體結晶然後聚合320

12?1?3結晶與聚合同時發生320

12?1?4先聚合緊接著結晶322

12?2取向誘導結晶324

12?2?1取向誘導結晶的原理324

12?2?2界面誘導結晶325

12?2?3拉伸誘導結晶332

12?2?4流動誘導結晶338

12?3高分子結晶凍膠344

12?3?1靜態條件344

12?3?2流動或攪拌條件345

參考文獻346

第四部分受限高分子結晶353

第13章無規共聚物結晶355

13?1共聚物序列結構的統計學分類355

13?1?1共聚物序列結構的統計學表征355

13?1?2三種典型的共聚物序列結構模擬356

13?2均勻型共聚物結晶358

13?2?1結晶度的定義358

13?2?2降溫和升溫結晶度曲線359

13?2?3共聚物結晶形貌362

13?2?4共聚物結晶的序列長度分凝現像363

13?2?5進入晶區的影響366

13?3非均勻型共聚物結晶367

13?3?1結晶之前的相分離367

13?3?2中間組分對結晶的影響369

13?4無規共聚物結晶的特殊記憶效應371

參考文獻378

第14章均聚物納米空間受限結晶381

14?1一維納米受限結晶381

14?1?1超薄膜中晶粒的取向381

14?1?2超薄膜Flat?on片晶生長動力學386

14?1?3超薄膜Edge?on片晶生長動力學390

14?1?4超薄膜樹枝晶形貌演化393

14?2二維納米受限結晶395

14?3三維納米受限結晶399

參考文獻401

第15章嵌段共聚物微疇受限結晶407

15?1嵌段共聚物的自組裝及其結晶407

15?1?1嵌段共聚物微相分離407

15?1?2結晶驅動的嵌段共聚物自組裝408

15?1?3嵌段共聚物納米微疇中的受限結晶412

15?2層狀相受限結晶416

15?2?1硬受限結晶416

15?2?2軟受限結晶419

15?2?3雙段結晶425

15?3柱狀相受限結晶430

15?3?1硬受限結晶430

15?3?2軟受限結晶431

15?4球狀相受限結晶436

參考文獻440

附錄446

A高分子結晶的動態蒙特卡羅模擬方法446

A1格子鏈微松弛模型446

A2抽樣方法449

參考文獻450

索引452

前言

自從人類對材料進行開發和利用以來，結晶態為金屬、陶瓷和高分子材料提供了必要的強度。目前全球生產的合成高分子材料三分之二體積以上是可結晶的，涵蓋了主要的幾大類合成纖維和工程塑料。甚至許多橡膠和熱塑性彈性體都擁有或多或少的結晶能力和結構。常見的幾種通用塑料如聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等都能發生部分結晶。主要的天然高分子材料,如纖維素、澱粉和甲殼素，以及許多生命大分子如DNA、RNA、羊毛和蠶絲等，也都包含有取向有序的結晶結構。因此，高分子結晶的熱力學、動力學以及形態學是高分子凝聚態物理學、高分子化學、高分子化工、高分子材料科學和生物物理等學科交叉領域的重要研究內容。然而，有關此研究領域的專著卻比較少見。國際上曾經有1963年Phillip H. Geil的“Polymer Single Crystals”、1964年Leo Mandelkern的“Crystallization of Polymers”(2002年再版)、1973～1981年Bernhard Wunderlich的“Macromolecular Physics”三卷本、1981年David Bassett的“Principles of Polymer Morphology”（1987年由張國耀和黎書樨翻譯成中文版書《聚合物形態學原理》，科學出版社出版）以及2001年Jerold Schultz的“Polymer Crystallization: The Development of Crystalline Order in Thermoplastic Polymers”較為深入繫統地介紹了該領域的實驗和理論研究進展，此後隻有少量的專題綜述性文章和論文集引起人們的關注。近年來，隨著計算機分子模擬技術的興起，從分子水平上對高分子結晶的理解取得了許多重要的進展，如果有一本專著對這些進展進行較為繫統的總結介紹，並傳承早期研究積澱下來的基本實驗和理論知識，將有利於我們在這一重要科學研究領域工作的深入開展。自從人類對材料進行開發和利用以來，結晶態為金屬、陶瓷和高分子材料提供了必要的強度。目前全球生產的合成高分子材料三分之二體積以上是可結晶的，涵蓋了主要的幾大類合成纖維和工程塑料。甚至許多橡膠和熱塑性彈性體都擁有或多或少的結晶能力和結構。常見的幾種通用塑料如聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等都能發生部分結晶。主要的天然高分子材料,如纖維素、澱粉和甲殼素，以及許多生命大分子如DNA、RNA、羊毛和蠶絲等，也都包含有取向有序的結晶結構。因此，高分子結晶的熱力學、動力學以及形態學是高分子凝聚態物理學、高分子化學、高分子化工、高分子材料科學和生物物理等學科交叉領域的重要研究內容。然而，有關此研究領域的專著卻比較少見。國際上曾經有1963年Phillip H. Geil的“Polymer Single Crystals”、1964年Leo Mandelkern的“Crystallization of Polymers”(2002年再版)、1973～1981年Bernhard Wunderlich的“Macromolecular Physics”三卷本、1981年David Bassett的“Principles of Polymer Morphology”（1987年由張國耀和黎書樨翻譯成中文版書《聚合物形態學原理》，科學出版社出版）以及2001年Jerold Schultz的“Polymer Crystallization: The Development of Crystalline Order in Thermoplastic Polymers”較為深入繫統地介紹了該領域的實驗和理論研究進展，此後隻有少量的專題綜述性文章和論文集引起人們的關注。近年來，隨著計算機分子模擬技術的興起，從分子水平上對高分子結晶的理解取得了許多重要的進展，如果有一本專著對這些進展進行較為繫統的總結介紹，並傳承早期研究積澱下來的基本實驗和理論知識，將有利於我們在這一重要科學研究領域工作的深入開展。

高分子由於其鏈狀分子結構基本特征，結晶相轉變行為及機理均有別於普通的小分子。筆者與他人合作，在高分子結晶統計熱力學理論和成核生長動力學模型等基本理論和概念上取得了一繫列的研究進展，並采用動態蒙特卡羅分子模擬方法繫統地研究了與高分子材料加工、納米材料科學和生命科學等領域密切相關的許多高分子結晶學的重要前沿課題。在本書部分內容中筆者繫統地總結了自己二十多年來在這一領域的學習和研究經驗，從分子水平上全方位地介紹了高分子結晶學的基本原理。本書相當一部分的內容也是基於筆者在復旦大學和南京大學研究生專業課程“高分子結晶與結構”和“有序高分子材料”的授課內容，旨在繫統地介紹高分子結晶的基本熱力學、動力學和形態學知識。本書重點介紹的內容包括高分子結晶的統計熱力學理論及熔點預測、鏈內成核結晶機理、高分子結晶獨特的動力學和形態學現像、統計性和嵌段共聚物結晶以及高分子納米受限結晶，主要取材於筆者及其合作者近年來的一繫列研究成果，它們曾陸續發表在本領域主要的國際核心期刊上。

全書分為四個部分共15章，分別介紹了高分子結晶的熱力學、動力學、形態學和特定條件下的結晶行為研究，內容涵蓋了結晶熱力學、結晶中介相、結晶統計熱力學、平衡熔點預測、結晶相圖的理論計算、高分子結晶與多組分液態相分離的相互作用、結晶成核和生長動力學、等溫和不等溫總結晶動力學、結晶形態及其生長機制,以及特殊結構高分子在特定條件下的結晶行為等研究方向。最後一個方向包含的主題如統計性共聚物結晶、嵌段共聚物結晶和納米空間受限結晶，均是當前高分子凝聚態物理學研究的前沿熱點課題。

本書的讀者範圍包括大學高年級本科生、研究生、教師、科技工作者和企業的專業技術人員。本書尤其適合從事高分子結晶學研究和高分子材料開發的讀者。

本書許多具體的研究課題不求百科全書式地介紹，而是主要關注課題的基本思路，寫得比較簡明扼要，更多詳盡的知識請讀者參閱各章後面所附的參考文獻。書中許多專業名詞在第一次出現時盡可能地標注了英文，希望能有助於讀者進一步的國際學術交流。筆者必須承認由於受個人經歷和科研背景所限，本書在內容和選材上有相當的局限性，許多本領域重要或原始的學術貢獻及最新的研究進展由於篇幅所限和時間倉促不能全面及時地加以介紹，在此深表歉意！書中若有不妥之處，敬請讀者不吝指正！

借此機會筆者衷心感謝引領筆者進入高分子結晶學研究領域大門的卜海山教授、引導筆者踏入計算機模擬研究領域殿堂的楊玉良院士，以及引介筆者初窺高分子相變研究奧妙的江明院士！特別感謝筆者的博士生導師於同隱教授多年來對筆者的關心和支持！有幸作為博士後先後與本研究領域世界知名的學者Gert Strobl教授、Bernhard Wunderlich教授、Vincent Mathot教授和Daan Frenkel教授，以及作為合作者與Günter Reiter教授、Goran Ungar教授、Akihiko Toda教授、Jamie Hobbs教授、Christoph Schick教授、Rufina Alamo教授、Charles Han教授、Mitchell Winnik教授、An?Chang Shi教授、吳奇院士、陳爾強教授、闫壽科教授、Howard Wang教授、Go Matsuba教授、馬餘強教授、邱楓教授、黃俊廉教授、吳一弦教授、李良彬教授、餘木火教授和胡祖明教授等開展了多年的合作研究，使筆者受益匪淺，並從Andrew Keller教授、Karl Freed教授、Masao Doi教授、Murugappan Muthukumar教授、Stephen Z. D. Cheng教授、Bernard Lotz教授、Jerold Schultz教授、Peter Lemstra教授、Giancarlo Alfonso教授、Paul J. Phillips教授、Benjamin Hsiao教授、Christopher Li教授、Lei Zhu教授、Jens?Uwe Sommer教授、Sanjay Rastogi教授、Kari Dalnoki?Veress教授、Joachim Loos教授、Annette Thierry教授、Thomas Thurn?Albrecht教授、Ullrich Steiner教授、Robert Shanks教授、Kenichi Yoshikawa教授、Takeji Hashimoto教授、Masamichi Hikosaka教授、Norimasa Okui教授、Toshiji Kanaya教授、Takashi Yamamoto教授、Toshikazu Miyoshi教授、何榮明教授、陳信龍教授、石天威教授、張希院士、張麗娜院士、薛奇教授、鄭強教授、傅強教授、童真教授、王維教授、李林教授、張平文教授、何天白研究員、韓艷春研究員、王篤金研究員、甘志華研究員、趙江研究員、門永鋒研究員、蘇朝暉研究員、張軍研究員、嚴大東教授、蔣世春教授、王志剛教授、李忠民教授、張建明教授和周東山教授等處得到過許多指導和討論，在此一並表示感謝！也特別感謝我所有學生在課題組的合作研究和課堂討論中給予我的諸多啟發，使本書的大部分內容經歷了科研和教學實踐的檢驗。化學工業出版社的相關編輯也為書稿付出了很大的耐心和幫助，特此致謝！最後，感謝我的家人為本書順利出版所給予的無私的支持和付出！

胡文兵2013年2月於南京大學鼓樓校區

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