高分子凝聚态的几个基本物理问题
高分子物理知识点总结及习题
聚合物的结构（计算题：均方末端距与结晶度）1.简述聚合物的层次结构。
答：聚合物的结构包括高分子的链结构和聚合物的凝聚态结构，高分子的链结构包括近程结构（一级结构）和远程结构（二级结构）。
一级结构包括化学组成、结构单元链接方式、构型、支化与交联。
二级结构包括高分子链大小（相对分子质量、均方末端距、均方半径）和分子链形态（构象、柔顺性）。
三级结构属于凝聚态结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构和织态结构。
构型：是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
（要改变构型，必须经过化学键的断裂和重组。
）高分子链的构型有旋光异构和几何异构两种类型。
旋光异构是由于主链中的不对称碳原子形成的，有全同、间同和无规三种不同的异构体（其中，高聚物中全同立构和间同立构的总的百分数称为等规度。
）。
全同（或等规）立构：取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成间同立构：取代基相间地分布于主链平面的两侧或者说两种旋光异构单元交替键接无规立构：取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构单元完全无规键接几何异构是由于主链中存在双键而形成的，有顺式和反式两种异构体。
构象：原子或原子基团围绕单键内旋转而产生的空间分布。
链段：把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元链节（又称为重复单元）：聚合物中组成和结构相同的最小单位高分子可以分为线性、支化和交联三种类型。
其中支化高分子的性质与线性高分子相似，可以溶解，加热可以熔化。
但由于支化破坏了高分子链的规整性，其结晶能力大大降低，因此支化高分子的结晶度、密度、熔点、硬度和拉伸强度等，都较相应的线性高分子的低。
交联高分子是指高分子链之间通过化学键形成的三维空间网络结构，交联高分子不能溶解，只能溶胀，加热也不能熔融。
高分子链的构象就是由单键内旋转而形成的分子在空间的不同形态。
单键的内旋转是导致高分子链呈卷曲构象的根本原因，内旋转越自由，卷曲的趋势就越大。
对高分子凝聚态的几个基本物理问题探讨
对高分子凝聚态的几个基本物理问题探讨【摘要】高分子凝聚态是物理学中一个重要研究领域，其具有复杂的结构和性质，涉及到许多基本物理问题。
本文首先介绍了高分子凝聚态的特点和定义，接着讨论了高分子凝聚态存在的基本物理问题，以及高分子结构与性质之间的关系。
我们还探讨了高分子凝聚态中常见的相变现象和扩散运动。
结合研究现状，指出了未来可能的研究方向。
通过对高分子凝聚态的几个基本物理问题进行深入探讨，有助于加深对高分子材料的理解，促进相关领域的进一步发展和应用。
【关键词】高分子凝聚态、物理问题、结构与性质、相变现象、扩散和运动、研究现状、未来方向。
1. 引言1.1 研究背景高分子凝聚态是指由大量高分子分子单元组成的凝聚相态。
随着现代高分子科学的快速发展，对高分子凝聚态物理学的研究也日益受到重视。
高分子凝聚态的研究不仅有助于揭示高分子材料的基本性质和行为，还对材料科学、生物医学工程等领域具有重要的应用价值。
高分子凝聚态的物理性质研究始于20世纪初，随着理论和实验技术的不断进步，已经取得了诸多重要成果。
高分子凝聚态在聚合物科学中具有重要地位，广泛应用于合成聚合物、高分子复合材料等领域。
高分子凝聚态中仍存在许多基本物理问题尚待解决，如高分子结构与性质的关系、相变现象、扩散和运动等。
研究高分子凝聚态的基本物理问题，不仅有助于深化对高分子材料的理解，还为开发新型高分子材料和应用提供了理论基础。
加强对高分子凝聚态物理学的研究，探讨其中的各种基本物理现象及其规律，对于推动高分子科学的发展具有重要意义。
1.2 研究意义高分子凝聚态的研究意义主要体现在以下几个方面。
高分子凝聚态的研究可以帮助我们更深入地了解高分子材料的内在结构和性质。
通过探讨高分子在凝聚态下的行为，我们可以揭示其在不同环境下的特性和响应，为高分子材料的设计和应用提供重要参考。
高分子凝聚态的研究有助于揭示高分子界面和界面现象的规律。
高分子在固态或液态状态下的相互作用，对于界面的稳定性、润湿性等具有重要意义，而这些性质又直接影响着高分子材料的性能和应用。
对高分子凝聚态的几个基本物理问题探讨
对高分子凝聚态的几个基本物理问题探讨高分子凝聚态物理是研究大分子化合物在固态和液态状态下的性质和行为的科学，它涉及到晶体学、分子动力学、热力学和固体物理学等多个领域。
高分子凝聚态物理既具有基础理论意义，也有着广泛的应用前景，因此在科学研究和工程技术中都具有重要的价值。
在这篇文章中，我们将探讨高分子凝聚态物理中的几个基本物理问题，包括高分子的结晶行为、玻璃态转变、聚合物的动力学行为等。
我们来讨论高分子的结晶行为。
高分子通常具有大量的自由度和复杂的空间结构，因此它们的结晶行为与传统晶体材料有着显著的不同。
高分子的结晶行为受到分子结构、分子量、结晶条件等多种因素的影响，具有多样化和复杂性。
分子结构的不对称性和柔性会导致高分子结晶的动力学行为呈现出非常特殊的特征，如晶体生长速度的非平凡依赖关系和形貌的多样性等。
高分子的结晶行为还受到温度、压力、溶剂等外界条件的影响，这些因素对于高分子晶体的形成和稳定性都具有重要的作用。
高分子的结晶行为是一个极具挑战性的研究课题，它不仅对于加工工艺和材料设计具有重要的指导意义，还有助于从微观角度深入理解高分子的结构与性能之间的关系。
我们讨论高分子的玻璃态转变问题。
玻璃态是一种无定形固体状态，其具有高度的非晶性和无序性。
高分子在快速冷却或者高压条件下往往会形成玻璃态。
在玻璃态下，高分子链的运动受到严重限制，这导致了玻璃态的柔软、脆性和不可逆性等特点。
高分子的玻璃态转变问题涉及到物质的热力学性质和动力学行为，它对于理解高分子材料的结构与性能具有重要的意义。
目前，高分子的玻璃态转变现象仍存在诸多尚未解决的疑问，例如高分子玻璃态的起源、玻璃态的动力学特征等，这些问题的解答将有助于揭示高分子材料在玻璃态下的行为规律，为新型高分子材料的设计和制备提供理论指导。
我们讨论高分子的动力学行为。
高分子的动力学行为涉及到分子的热运动、链层间相互作用、链的运动机制等多个方面。
高分子的动力学行为不仅受到分子结构和分子量的影响，还受到环境条件的影响。
对高分子凝聚态的几个基本物理问题探讨
对高分子凝聚态的几个基本物理问题探讨【摘要】高分子凝聚态是指由高分子链或聚合物组成的一种状态，在物质科学中具有重要的研究价值。
本文通过探讨高分子凝聚态的定义、特点、构型和受限、相变行为、动力学性质以及相互作用等几个基本物理问题，揭示了高分子凝聚态的重要性和复杂性。
通过对这些问题的深入剖析，揭示了高分子凝聚态在材料科学和生物医学等领域的广泛应用前景。
未来的研究方向包括对高分子凝聚态的性质和行为进行更加深入的探究，以及开发新的高分子凝聚态材料和技术。
本文为对高分子凝聚态的物理问题提出了一些新的思路和见解，为相关研究领域的发展提供了有益的参考。
【关键词】高分子凝聚态、物理问题、构型、相变行为、动力学性质、相互作用、研究背景、研究意义、未来研究方向1. 引言1.1 研究背景高分子凝聚态物理是一门研究高分子在固体或液态状态下的性质和行为的学科，对于揭示高分子物质的结构与性质之间的关系，以及高分子材料在应用中的表现具有重要意义。
随着高分子材料在诸如医学、材料、能源等领域的广泛应用，对高分子凝聚态的研究也变得愈发重要。
高分子凝聚态的特点是由高分子链构成的大分子聚集体，在高分子链的构型和受限对凝聚态物质的性质产生深远影响。
高分子凝聚态的相变行为也备受关注，包括液固相变、玻璃态形成等现象。
在高分子凝聚态中，动力学性质和相互作用也是研究的重点，这些性质直接影响着高分子材料在实际应用中的表现。
对于高分子凝聚态的基本物理问题进行深入探讨，不仅有助于提高高分子材料的设计、性能调控能力，还有助于拓展高分子在各个领域的应用范围。
在这样的背景下，对高分子凝聚态的研究具有十分重要的意义。
1.2 研究意义高分子凝聚态是一种重要的物质形态，具有许多独特的物理性质和特点。
对高分子凝聚态的研究不仅可以深化我们对物质的认识，还可以为新材料的设计和制备提供重要参考。
在实际应用中，高分子凝聚态的性质对材料的性能和应用有着至关重要的影响。
高分子凝聚态的研究意义主要体现在以下几个方面：高分子凝聚态的定义和特点对于我们理解大分子物质的结构和性质具有重要意义，有助于揭示高分子物质的奇特行为。
高分子凝聚态物理复习参考
明为什么在观察线度不一样时，平均链段密度有着不同规律。 27. 什么叫相？什么叫一级相变，二级相变？它们各自相变点的数学表达式是什
处在一个由整个体系形成的平均场之中。 Uij = - a P2(cosθj) P2(cosθi) 写作 Ui = - a < P2(cosθj) > P2(cosθj) 序参量 S = < P2(cosθj) >。其中 P2(cosθ) = 1/2 * ( 3cos2θ – 1 ) 结论： 1. 随温度不同，存在液晶相和各向同性相。 2. 发生相变，且为一级相变。
类？ 33. 什么叫 NI 转变？研究溶致型 NI 转变一般有哪些理论？它们的基本假定和结
论各是什么？有什么相同处和不同处？ 34. 处理热致型液晶的理论有哪些？它们选取的序参量是什么？各自的基本假
35. 什么叫高分子刷？它与哪个参数存在标度关系？试推导之。 36. 什么叫吸附层和贫化层？它们形成的条件是什么？它们各自与哪个参数有
2. 什么叫系综？在统计学中一般有哪几类系综？它们的定义和特点是什么？ 3. 什么叫粗粒近似和热力学极限，它们之间有什么关系？ 4. 高分子无规线团的尺寸大小一般用哪些参数表示？它们的定义是什么。 5. 什么叫无规飞行链。自由旋转链和独立受阻旋转链。什么叫等效自由连接链
和 Kuhn 长度。等效自由连接键和上面三种模型有什么关系？ 6. 什么叫高斯链？什么叫自相似性？高斯链的自相似性特点是什么？ 7. 什么叫熵弹簧？什么叫珠簧模型？试从熵弹簧推导珠簧模型中链的弹性能
高分子物理第三版 第二章 高分子的凝聚态结构
得ρc=1.00g/cm3
2.12晶格结构和晶格缺陷
由于结晶条件的变化，引起分子链构象的变化
或者链堆积方式的改变，所以一种聚合物可以 形成几种不同的晶型 晶格缺陷：晶格点阵的周期性在空间的中断
导致晶格缺陷的原因是什么？ 聚合物分子链较长，结晶时链不能充分的自由 运动，妨碍了链的规整堆砌排列，所以有较多 的晶格缺陷
2.1.2聚合物的晶体结构和研究方法
迄今为止聚合物晶胞参数是利用多晶样品从X 衍射实验得到（见表2-3） 为了构象尽可能降低，高分子链通常比较伸展 如：聚乙烯分子链在晶体中呈平面锯齿状构象
2.1.2晶胞密度
晶胞密度ρc=MZ/NAV
式中 NA-阿伏伽德罗常数； M-结构单元分子量； V-晶胞体积； Z-晶胞中单体（链的结构单元数)数目
2.03内聚能密度
CED<300cm3 ，一般是非极性聚合物，分之间
主要是色散力，分子间作用力弱，分子链较柔 顺，高弹性，为橡胶材料； 300<CED<400J/cm3 ，分子间作用力居中，可 作适合做塑料； CED>400J/cm3 ，分子链上有强的极性基团或 者分子间有氢键，作用力强，力学性和耐热性 能较好，，易于结晶和取向，可作优良纤维材 料。
晶向：一根从原点出发通过某一点的射线或矢量
晶向指数：用晶向在晶胞各轴的投影的最低的一组
整数通常用方括号[uvw]来表示。如[112]表示晶向 从（0，0，0）通过（1/2,1/2,1） 晶列：相互平行的直线系；这些直线系称为晶列， 每个晶列确定一个方向，即晶向 晶向族：对称性相联系的原子排列相同的，但方向 不同的所有晶列。如<111>包括6种晶列
第三章高分子物理高分子凝聚态结构
杂质的对结晶过程影响
• 惰性稀释剂可降低结晶分子浓度，从而降低结晶速度。 例如在等规聚合物中加入相同化学组成的无规聚合物， 可以使结晶速度降低到所需要的水平。这一现象常被用 于研究那些结晶速度过快的聚合物的结晶行为。
• 有些杂质可以促进结晶的形成，在结晶过程中起
到晶核的作用，被称为成核剂。
专题讲座之二：成核剂和透明剂
• 2）孪晶：在孪生片晶的不同部分具有结晶 学上不同取向的晶胞的一类晶体。一般从溶 液中生长，在低分子量高聚物中较常见。
• 3）伸直链片晶：由完全伸展的分子链平行规 整排列而成的片状晶体，其晶片厚度可与分子 链的伸展长度相当。形成于熔体加压结晶过程。
• 4）纤维状晶和串晶：当存在流动场时，高分子链的构
种试剂的渗入，及其对气体、液体、蒸汽等的渗 透性、化学反应活性等性能。
3.4.3 结晶高聚物的加工条件-结构-性质的关系
• 不同结晶度的高聚物具有不同的物理机械性能,因此 就具有不同的用途。
• 1、聚三氟氯乙烯，mp210ºC。如果缓慢冷却，结 晶度可达85-90%，用淬火的方法可使其结晶度降到 35-40%。
膨胀计法设备简单，但热平衡时间较长，起始时间不 易测准，难以研究结晶速度较快的过程。
思考题： 膨胀计法研究高聚物结晶情况中应用 的液体应具备什么条件？
高聚物的非溶剂；沸点远高于聚合物的熔点；不易挥发
结晶速度与温度的关系
高聚物本体结晶温度范围都在其玻璃化温度与熔点 之间。在某一适当温度下，结晶速度出现极大值。
对于塑料和纤维，通常希望它们有合 适的结晶度，对于橡胶则不希望其有 结晶性，结晶会使橡胶硬化而失去弹 性。
结晶对高聚物性能的影响
• 1、力学性能 • 当高聚物的非晶区位于橡胶态（高弹态）时，模
高分子物理课件2高分子的凝聚态结构
2 高分子的凝聚态结构
② 氢键
分子间或分子内均可形成，极性很强的X—H键上的氢原子与另外一 个键上的电负性很大的原子Y上的孤对电子相互吸引而形成的一种键 （X—H….Y），有方向性。
2 高分子的凝聚态结构
X射线衍射研究了许多高聚物的微观结构以后发现：许多高聚 物虽然宏观上外形不规整，但它确实包含有一定数量的，良 好有序的微小晶粒，每个晶粒内部的结构和普通晶体一样， 具有三维远程有序，由此证明了它们的确是真正的晶体结构。 所以晶体结构是高分子聚集态结构要研究的第一个主要内容。
由于高聚物结构的不均匀性，同一高聚物材料内有晶 区，也有非晶区。我们要研究的第二个内容是非晶态结构。
Intensity (cps)
非晶:形成弥散环 －无定形晕。
1000
500
0
10
20
30
40
50
Polar angle (degree)
结晶高分子是部分结晶的或半结晶的多晶体，既有结晶部 分又有非晶部分。
2 高分子的凝聚态结构
X-ray instrument
Soller slit – Soller狭缝
2 Scan
2 高分子的凝聚态结构
无规聚丙烯和等规聚丙烯的X-ray图
无规聚丙烯 弥散圆
等规聚丙烯 弥散圆和衍射环共存
2 高分子的凝聚态结构
2.2.1 晶体结构的基本概念
晶体:物质内部的质点（原子、分子、离子）三维有序周期性排列。