高分子物理
高分子物理
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更新日期:2025/05/20
开课时间2025/01/21 - 2025/07/20
课程周期26 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介
《高分子物理》是高分子科学的最重要的基础课程之一。青岛科技大学有橡胶黄浦之誉,其高分子专业历史悠久。在智慧树平台上,国家级精品课程教学团队将与您一同徜徉高分子物理的知识殿堂!
课程大纲

在线教程

章节简介教学计划
绪论
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高分子材料的分类与命名
王新
高分子材料主要结构特点
王新
高分子物理学发展简史
王新
高分子的链结构
高分子链结构层次与近程结构
段咏欣
高分子链的远程结构
段咏欣
高分子链的末端距及其几何算法
段咏欣
末端距分布的统计理论
段咏欣
高分子链的柔顺性
段咏欣
高分子的凝聚态结构
分子间相互作用力和内聚能
袁媛
高分子结晶的微观结构
袁媛
高分子晶体形态
袁媛
高分子晶体的结构模型与结晶度
袁媛
结晶过程
袁媛
结晶的影响因素
袁媛
结晶聚合物的熔融
袁媛
非晶态结构
袁媛
取向态结构
袁媛
共混高分子的结构
袁媛
高分子运动论
运动论引言
薛善锋
高分子运动特点
薛善锋
力学状态与转变
薛善锋
玻璃化转变的理论分析
薛善锋
玻璃化温度的影响因素
薛善锋
次级转变
薛善锋
黏流转变
薛善锋
高弹性与黏弹性
力学基本物理量
杨琨
高弹形变的特点及热力学分析
杨琨
高弹形变的分子理论
杨琨
应力松弛现象及max well模型
杨琨
蠕变和蠕变恢复现象及kelvin模型
杨琨
动态力学松弛
杨琨
黏弹性影响因素
杨琨
时温等效原理
杨琨
玻尔兹曼叠加原理
杨琨
高分子材料的力学强度及破坏
应力-应变曲线及其类型
胡海青
影响拉伸行为的外部因素
胡海青
强迫高弹性与冷拉伸
胡海青
脆性与韧性破坏
胡海青
断裂过程及其分子理论
胡海青
增强改性
胡海青
抗冲击强度
胡海青
增韧机理
胡海青
影响抗冲击性能的因素
胡海青
高分子溶液性质及其应用
高分子的溶解与溶胀
王新
柔性链高分子稀溶液的热力学性质
王新
平均分子量及分子量分布定义
王新
膜渗透压法测数均分子量
王新
光散射法与黏度法测分子量
王新
相分离与分级
王新
GPC与溶胀平衡
王新
共混体系热力学
王新
高分子液体的流变性
高分子液体的奇异流变性和流动机理
王新
高分子液体的基本流变性质
王新
假塑性流体的流变性质
王新
表观黏度的影响因素
王新
高分子液体弹性效应的描述
王新
剪切黏度的测量方法
王新
高分子熔体流动不稳定性
王新
  • 第一章绪论

    本章主要内容包括:
    1  高分子科学和高分子物理学的建立、发展和现状
    2  高分子物理的研究对象和主要内容

  • 1.1高分子材料的分类与命名

    介绍高分子材料的基本概况。学习如下知识:
    材料科学;高分子化合物;高分子材料(聚合物);天然高分子材料;人工合成高分子材料;塑料;橡胶;纤维;功能高分子

  • 1.2高分子材料主要结构特点

    介绍高分子链的物理特点与拓扑分类,学习如下知识:
    结构单元;聚合度;支化高分子;交联网络

  • 1.3高分子物理学发展简史

    介绍高分子物理的发展历史,学习如下知识:
    标度律

  • 第二章高分子的链结构

    本章介绍链段、构型、构象、柔顺性等基本概念,要求掌握高分子长链结构的特点与复杂性、影响柔顺性的因素,并能根据分子结构判断柔顺性的大小

  • 2.1高分子链结构层次与近程结构

    详细介绍近程结构,学习如下重要概念:
    近程结构;远程结构;碳链高分子;杂链高分子;元素有机高分子;键接异构;序列异构;共聚物结构;构型;旋光异构;全同立构;间同立构;无规立构;几何异构;线形高分子;支化高分子;交联网络;

  • 2.2高分子链的远程结构

    开示介绍链的远程结构,是高分子物理的核心内容。本节中学习如下重要知识:
    内旋转;构象;内旋转势垒;内旋转势能差

  • 2.3高分子链的末端距及其几何算法

    高分子线团尺寸表征及均方末端距的几何算法。学习如下知识:
    链段;均方末端距;均方旋转半径;伸展链;自由连接链;自由旋转链;受限旋转链

  • 2.4末端距分布的统计理论

    均方末端距的统计理论。学习如下知识:
    等效自由连接链;高斯链

  • 2.5高分子链的柔顺性

    介绍高分子的柔顺性,学习如下知识:
    分子链柔顺性,包括静态和动态柔顺性

  • 第三章高分子的凝聚态结构

    介绍高分子材料的凝聚态结构。学习高分子结晶的特点、结晶能力与链结构及结晶条件的关系、高分子结晶结晶动力学与热力学、取向的机理及取向对材料性能的影响、共混高聚物的结构特点以高分子材料聚集态结构与性能之间的关系。

  • 3.1分子间相互作用力和内聚能

    介绍高分子凝聚态在力与能量两个方面的特征。学习如下知识:
    分子间作用力;范德华力;氢键;憎水相互作用;内聚能密度

  • 3.2高分子结晶的微观结构

    介绍基本晶体学知识,学习如下知识:
    晶系;晶胞参数;晶区构象;等同周期

  • 3.3高分子晶体形态

    介绍高分子晶体的多种形态,学习如下知识:
    单晶;多晶;折叠链晶片;球晶;伸展链晶片;串晶

  • 3.4高分子晶体的结构模型与结晶度

    介绍高分子晶区的基本模型,了解高分子晶区无定形区并存的特点。学习如下知识:
    结晶度;插线板模型

  • 3.5结晶过程

    介绍高分子结晶的动力学特征,学习如下知识:
    异相成核;均相成核;结晶速率;Avrami方程

  • 3.6结晶的影响因素

    介绍高分子结晶能力的影响因素,从热力学与动力学两方面掌握各种结构因素对结晶的影响。

  • 3.7结晶聚合物的熔融

    介绍结晶的逆过程-熔融,学习如下知识:
    熔点;熔限

  • 3.8非晶态结构

    介绍高分子非晶区的基本结构特点,学习如下知识:
    无定形态;无规线团

  • 3.9取向态结构

    介绍高分子的取向及其结构特征,学习如下知识:
    取向;取向度;单轴取向;双轴取向

  • 3.10共混高分子的结构

    介绍高分子共混结构,学习如下知识:
    织态结构;高分子共混物;填充改性高分子材料;海岛结构;两相互锁结构

  • 第四章高分子运动论

    介绍高分子分子运动的特点、力学状态与玻璃化转变理论。需要能够正确分析影响玻璃化转变的因素,理解高分子材料不同力学状态与分子运动的关系。

  • 4.1运动论引言

    简要介绍高分子性能上的特殊之处,建立宏观性能-微观运动关联性的初步认识。

  • 4.2高分子运动特点

    介绍高分子运动的三个重要特点,是高分子运动特征的综述。学习如下知识:
    运动单元的多重性;分子运动的时间依赖性;分子运动的温度依赖性

  • 4.3力学状态与转变

    介绍高分子的力学状态与转变,学习如下知识:
    力学状态;转变;玻璃化温度;结晶高聚物的力学状态;交联高聚物的力学状态

  • 4.4玻璃化转变的理论分析

    介绍玻璃化转变的各种理论,重点掌握自由体积理论,学习如下知识:
    自由体积理论;WLF及BS的自由体积定义;玻璃化转变的热力学理论

  • 4.5玻璃化温度的影响因素

    介绍玻璃化转变温度及其意义与各种影响因素,学习如下知识:
    玻璃化温度的测定;耐热性;耐寒性;Tg影响因素;主链影响;侧基影响;构型和分子间作用力的影响;分子量影响(端基效应);交联度的影响;增塑剂的影响;共聚、共混的影响;外界条件的影响

  • 4.6次级转变

    介绍高分子材料的次级转变,了解次级转变与低温韧性的相关性。

  • 4.7黏流转变

    介绍高分子的黏流转变,学习如下知识:
    黏流转变温度、长链运动

  • 第五章高弹性与黏弹性

    介绍高弹性的本质及特征、高弹性的热力学方程的推导及其物理意义、交联橡胶状态方程的推导及其物理意义、蠕变、应力松弛及动态力学性质的概念、特征、分子运动机理及影响因素、线性黏弹性和几个力学模型的推导、能够理解并掌握时-温等效原理及Boltzmann叠加原理的应用。

  • 5.1力学基本物理量

    介绍黏弹性中的基本物理量,学习如下知识:
    拉伸应力;拉伸应变;模量;柔量;杨氏模量;剪切应力;剪切应变;剪切模量

  • 5.2高弹形变的特点及热力学分析

    介绍高弹行为的宏观特征及其热力学分析,引入熵弹性这一重要概念,学习如下知识:
    普弹性;高弹性;理想橡胶;熵弹性

  • 5.3高弹形变的分子理论

    介绍孤立链与交联网络的弹性统计理论,学习如下知识:
    孤立链弹性;网链;橡胶状态方程;热弹转变

  • 5.4应力松弛现象及max well模型

    介绍静态黏弹性及应力松弛,学习如下知识:
    静态黏弹性;应力松弛;松弛模量;Maxwell模型

  • 5.5蠕变和蠕变恢复现象及kelvin模型

    介绍蠕变及其恢复行为,学习如下知识:
    蠕变;蠕变柔量;Kelvin模型;四元件模型

  • 5.6动态力学松弛

    介绍动态黏性行为,学习如下知识:
    动态黏弹性;滞后现象;滞后角;储能模量;损耗模量;复数模量;力学损耗(内耗);损耗正切

  • 5.7黏弹性影响因素

    介绍黏弹性的影响因素,了解链段运动能力对各种黏弹行为的影响。

  • 5.8时温等效原理

    介绍时间温度等效原理及WLF方程。

  • 5.9玻尔兹曼叠加原理

    简单介绍波尔兹曼叠加原理。

  • 第六章高分子材料的力学强度及破坏

    介绍不同类型高聚物在不同温度下的拉伸行为、高聚物的剪切屈服及真应力-应变曲线、高聚物拉伸强度及其影响因素、高聚物的增韧及银纹化现象、聚合物材料填充补强的基本原理与方法。

  • 6.1应力-应变曲线及其类型

    介绍单轴拉伸实验及各种应力应变曲线类型,重点掌握拉伸实验如何表征材料的刚性、强度与韧性。学习如下知识:
    强度;工程应力;真应力;屈服;拉伸强度;断裂伸长率;屈服强度;屈服应变;应变软化;细颈

  • 6.2影响拉伸行为的外部因素

    介绍温度、拉伸速度与压力对拉伸行为的不同影响规律,了解脆-韧转变的不同方式。本节内容与增韧技术路线与衔接关系。

  • 6.3强迫高弹性与冷拉伸

    介绍非晶与结晶高分子在应力下的大形变行为。

  • 6.4脆性与韧性破坏

    介绍高分子破坏的不同形式及基本特征,学习如下知识:
    脆性断裂;韧性断裂

  • 6.5断裂过程及其分子理论

    介绍断裂过程及其分子理论,学习如下知识:
    理论强度;实际强度;裂纹;环境应力开裂;应力集中效应;临界弹性能释放速率

  • 6.6增强改性

    介绍增强改性的各种技术途径。

  • 6.7抗冲击强度

    介绍材料韧性的表征:抗冲击强度及其测试方法。

  • 6.8增韧机理

    介绍增加材料韧性的技术路线,学习如下知识:
    拉伸屈服;银纹;剪切屈服;剪切带

  • 6.9影响抗冲击性能的因素

    介绍影响材料韧性的各类因素。

  • 第七章高分子溶液性质及其应用

    介绍高聚物溶解的特点、溶剂的选择原则、θ温度、Huggins参数、第二维利系数A2的概念及物理意义和应用、交联高聚物的溶胀平衡公式的应用、各种分子量的定义及分布宽度系数、微分分布曲线、渗透压法、粘度法、GPC测定分子量及分布的基本方法和原理。

  • 7.1高分子的溶解与溶胀

    介绍溶液类型、高分子溶解行为特征与溶剂选择原则,学习如下知识:
    稀溶液;溶解;溶胀;溶解度参数;溶剂化效应

  • 7.2柔性链高分子稀溶液的热力学性质

    介绍稀溶液的近晶格理论,学习如下知识:
    理想溶液;无热溶液;Huggins参数;偏摩尔自由能;溶剂的稀释自由能;超额化学位;Θ状态;Θ溶剂;Θ温度

  • 7.3平均分子量及分子量分布定义

    介绍高分子的各种平均分子量以及分子量分布的表征方法,学习如下知识:
    数均分子量;重均分子量;黏均分子量;分子量分布

  • 7.4膜渗透压法测数均分子量

    介绍膜渗透压法测定数均分子量,学习如下知识:
    渗透压;第二维里系数

  • 7.5光散射法与黏度法测分子量

    介绍光散射法与黏度法测定平均分子量,学习如下知识:
    相对黏度;增比黏度;比浓黏度;特性黏度;光散射;瑞利因子

  • 7.6相分离与分级

    介绍高分子相分离的热力学知识与分级方法。

  • 7.7GPC与溶胀平衡

    介绍GPC法测定分子量分布,介绍溶胀平衡法测定网链平均分子量,学习如下知识:
    排除体积;淋出体积;溶胀平衡;溶胀比

  • 7.8共混体系热力学

    介绍高分子共混体系的热力学理论,学习如下知识:
    相分离;双节点;旋节点

  • 第八章高分子液体的流变性

    介绍高聚物黏性流动特点、高聚物熔体的流动特征及其流动曲线和黏度的表征、高聚物熔体弹性效应的机理、现象及影响因素;了解高聚物熔体流动性的测量方法、影响流动性的因素。

  • 8.1高分子液体的奇异流变性和流动机理

    介绍高分子液体的奇异流变行为与流动机理。

  • 8.2高分子液体的基本流变性质

    介绍流变基本物理量,学习如下知识:
    流变性;剪切应力;表观黏度;法向应力;法向应力差;剪切速率(切变速率);拉伸速率;速度梯度

  • 8.3假塑性流体的流变性质

    介绍非牛顿流体的分类与假塑性流体的基本性质,学习如下知识:
    Bingham流体;零剪切黏度;表观剪切黏度;无穷剪切黏度;第一牛顿区;假塑性区;第二牛顿区;剪切变稀;非牛顿指数

  • 8.4表观黏度的影响因素

    介绍表观黏度的各类影响因素,学习如下知识:
    Fox-Flory公式;黏流活化能;黏度的温度敏感性;黏度的剪切敏感性

  • 8.5高分子液体弹性效应的描述

    介绍高分子熔体特有的弹性表征方式,学习如下知识:
    法向应力差;挤出胀大比;可恢复形变量

  • 8.6剪切黏度的测量方法

    重点介绍毛细管流变仪的测量原理,学习如下知识:
    Bagley校正;非牛顿校正;完全发展区

  • 8.7高分子熔体流动不稳定性

    介绍高分子熔体特有的不稳定流动现象及其对治策略,学习如下知识:
    挤出畸变;熔体破裂;鲨鱼皮现象;壁滑

  • 开始学习
  • 第一章  作业测试
    第一章 绪论

    1.1 高分子材料的分类与命名

    1.2 高分子材料主要结构特点

    1.3 高分子物理学发展简史

    视频数3
  • 第二章  作业测试
    第二章 高分子的链结构

    2.1 高分子链结构层次与近程结构

    2.2 高分子链的远程结构

    2.3 高分子链的末端距及其几何算法

    2.4 末端距分布的统计理论

    2.5 高分子链的柔顺性

    视频数5
  • 第三章  作业测试
    第三章 高分子的凝聚态结构

    3.1 分子间相互作用力和内聚能

    3.2 高分子结晶的微观结构

    3.3 高分子晶体形态

    3.4 高分子晶体的结构模型与结晶度

    3.5 结晶过程

    3.6 结晶的影响因素

    3.7 结晶聚合物的熔融

    3.8 非晶态结构

    3.9 取向态结构

    3.10 共混高分子的结构

    视频数10
  • 第四章  作业测试
    第四章 高分子运动论

    4.1 运动论引言

    4.2 高分子运动特点

    4.3 力学状态与转变

    4.4 玻璃化转变的理论分析

    4.5 玻璃化温度的影响因素

    4.6 次级转变

    4.7 黏流转变

    视频数7
  • 第五章  作业测试
    第五章 高弹性与黏弹性

    5.1 力学基本物理量

    5.2 高弹形变的特点及热力学分析

    5.3 高弹形变的分子理论

    5.4 应力松弛现象及max well模型

    5.5 蠕变和蠕变恢复现象及kelvin模型

    5.6 动态力学松弛

    5.7 黏弹性影响因素

    5.8 时温等效原理

    5.9 玻尔兹曼叠加原理

    视频数9
  • 第六章  作业测试
    第六章 高分子材料的力学强度及破坏

    6.1 应力-应变曲线及其类型

    6.2 影响拉伸行为的外部因素

    6.3 强迫高弹性与冷拉伸

    6.4 脆性与韧性破坏

    6.5 断裂过程及其分子理论

    6.6 增强改性

    6.7 抗冲击强度

    6.8 增韧机理

    6.9 影响抗冲击性能的因素

    视频数9
  • 第七章  作业测试
    第七章 高分子溶液性质及其应用

    7.1 高分子的溶解与溶胀

    7.2 柔性链高分子稀溶液的热力学性质

    7.3 平均分子量及分子量分布定义

    7.4 膜渗透压法测数均分子量

    7.5 光散射法与黏度法测分子量

    7.6 相分离与分级

    7.7 GPC与溶胀平衡

    7.8 共混体系热力学

    视频数8
  • 第八章  作业测试
    第八章 高分子液体的流变性

    8.1 高分子液体的奇异流变性和流动机理

    8.2 高分子液体的基本流变性质

    8.3 假塑性流体的流变性质

    8.4 表观黏度的影响因素

    8.5 高分子液体弹性效应的描述

    8.6 剪切黏度的测量方法

    8.7 高分子熔体流动不稳定性

    视频数7
  • 期末考试