软物质课件

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软物质chap_6-3

University of London London, Great Britain Harvard University Cambridge, MA, USA Institute of Molecular BiologyCambridge, Great Britain Great BritainUSAGreat BritainMaurice Hugh Frederick Wilkins James Dewey Watson Francis Harry Compton Crick control of enzyme and virus synthesis"Institut Pasteur Institut Pasteur Paris, France Institut Pasteur Paris, France France France France Jacques Monod Andre Michellwoff Francois Jacob National Institutes of Health Bethesda, MD, USA University of Wisconsin Madison, WI, USA Cornell University Ithaca, NY, USA USAUSAUSAMarshall W. Nirenberg Har Gobind Khorana Robert W. HolleyDNA是大分子高分子聚合物，DNA溶液为高分子溶液，具有很高的粘度。

DNA对紫外线有吸收作用，当核酸变性时，吸光值升高；当变性核酸可复性时，吸光值又会恢复到原来水平。

温度、有机溶剂、酸碱度、尿素、酰胺等试剂都可以引起DNA分子变性，即使得DNA双键间的氢键断裂，双螺旋结腺嘌呤3、体内重要的游离核苷酸及其衍生物z含核苷酸的生物活性物质：NAD +、NADP +、CoA-SH 、FAD 等都含有AMPz 多磷酸核苷酸：NMP ，NDP ，NTP z 环化核苷酸: cAMP ，cGMP N O CH 2O OH OH N N N NH 2P O OH O H AMP N O CH 2O OHOH N N N NH 2P O OHO P OOH O H ADP N OCH 2O OH OH N NNNH 2P O OH O P O OH O P OOH O H ATP NOCH 2OOHO NNNNH 2P O OH cAMPcAMPNADP +NAD +´端CGA端C G A的空间结构与功能Dimensional Structure andFunction of DNAFranklin, Rosalind Elsie (1920-58)British biophysicist. Born in London,she was educated in physicalchemistry at Newnham College,Cambridge. Franklin conducted X-raydiffraction studies on the structure ofthe DNA molecule, the carrier ofhereditary information, while workingin the laboratory of Britishbiophysicist Maurice Wilkins. ThisJames Watson (left) and Francis Crick（二）DNA双螺旋结构模型要点）（Watson, Crick, 1953）两链间碱基通过氢键配对（A=T; G≡C）；碱基对垂直螺旋轴居双螺旋内側。

软物质Chap_4_-1

¾布朗运动
沉降1cm所需的时间
Au粒子的直径,nm
19 a
1 nm
68 d
10 nm
16 h 100nm 固体材料颗粒度的划分和尺度范围
在通常的材料粒度分析中，研究的粒度大小一般在100～1000 nm 尺寸范围。

而对于纳米材料研究，研究的粒度范围主要在1～500nm，尤其是1～20nm属于最为关注的尺度范围。

质点的相对大小对散射类型的影响激光衍射粒度仪原理图
不同大小粒子Ag溶胶的颜色
三种不同粒径的金溶胶不同大小金溶胶对光的吸收
SPR 现象(surface plasmon resonance absorption):是由于金属纳米
粒子中自由运动的电子与外界电磁场的相互作用在纳米粒子
表面产生了极化，极化产生的恢复力使自由电子产生振荡，
吸附化学吸附：可吸附不同质的异性离子
¾双电层结构及有关理论
•Helmholtz平板电容理论
•Gury-Chapmen 双电层理论
•Stern 模型
的单位为离子数/mL, 如果以浓度表示C io(mol/L)
Stern 模型:
(combination of Helmholtz and Gouy-Chapman）layer of tightly bound hydrated counterions(Helmholtz) at the surface (Stern layer, A) followed by a diffuse solvated ion layer B (Gouy-Chapman)。

软物质chap_6-2

神经氨酸酶带状图示Oligosaccharides: Oligo Disaccharides. Disaccharides consist of two monosaccharidesby a dehydration synthesis. Sucrose is common disaccharide whichas a transport sugar in plants.Each sucrose molecule is made by chemically combining a glucose and aPolysaccharides: Polysaccharides are the most abundant organiccompounds in the biosphere. The most commonly seen polysaccharide iscellulose and scientist estimate that over one trillion tons of cellulose aresynthesized by plants each year. Cellulose forms the cell wall of plants.Starches can be digested by animals but cellulose cannot. Most animals thatinjest grass or wood have special micro organisms living in their gut thatdigest the cellulose and the animals in turn absorp the breakdown product不仅具有不同尺寸的疏水性内腔和亲水的表面，而且具有手性地微环境，因此可以选择性地键合各种有机、无机和生物分子形成包接配合物，现已成为超分子化学中非常重要的主体化合物；而经过有关化学修饰的天然CD, 更是得到了广泛地应用。

软物质chap_3-2

Tanaka T, et.al. Phys. Rev. Lett. 1980, 中性NIPAAm的平衡溶胀曲线，用体积比和网络的体积分数φ表示。

溶胀平衡图解9特殊行为丙烯酸-NIPAAm共聚凝胶的平衡溶胀曲线由图可见，仅仅加入不到1%的离子性基团，25就增加了20%，说明离子效应非常明显。

①离子对相变的影响非常显著这种转变都是作为溶剂组成的函数所组成的，它会导致溶胀-收缩-溶胀这种逐步变化的现象。

有观点认为，这与混合溶剂和网络之间特异的相互作用导致的结构变化有关。

总结：最为单纯的凝胶，即均聚物的网络和纯溶剂构成的凝胶，其溶胀平衡根据Flory等人发展起来的凝胶热统计现象论，可以进行半定量的说明。

在此理论范围内，决定凝胶溶胀平衡的最为重要的参数为Huggins参数。

通常在Huggins参数对浓度的依赖性很大时才会发生体积相变。

若网络上引入少量的电荷，溶胀度会显著增大。

这可以用基于道南效应的反离子渗透压来解释。

电解质凝胶的性质中还有许多部分不能完全解释。

并且在混合溶剂中的凝胶的溶胀行为和相变现象也存在许多未解决的问题。

表异构化作用的IPS(EPS)/CS2溶液（凝胶）(c = 20%)的红外光谱对温度的依赖性（图中以竖线表示560cm-1–TG型规整链特有的谱带）.括号内的值是通过1H NMR求得的、用于表征规整性的消旋二价[r]。

使用。

NMR方法的分类PNIPAAm重水溶液中的（10%）的PNIPAAm分子链的主链和侧链的T2与温度的关系。

水的临界条件：342°C / 218 atm CO2临界条件：31.4°C/ 7.28 MPa凝胶结构的各种分析方法及其适合的结构尺寸范围凝胶的结构（从宏观到分子水平考虑的凝胶的各种结构）最大优点：无损检测可获得厚度方向的信。

01软物质概念_高等高分子物理学北京航空航天大学

Soft Matter
Complex Fluid
材料：聚合物，液晶，生物大分子，胶体，表面活性物质结构：复杂，宏观无序无周期，局部介观有序柔性：不仅柔软，易变化，并具有弱刺激、强响应特征。
熵致相变：
由于软物质内能小而熵值大，体系的自由能变化中，有时TS 的贡献大于U 的贡献。自由能的降低不是由于内能减少，而是由于熵的增加造成的，即有时微观无序度的增加反而有利于宏观有序性的出现。因此体系的平衡态由熵值取最大值而不是内能取最小值来决定，这种相变称熵致相变。
软物质：熵统治的世界
¾ 从物理的角度分析，这样的结果是由于熵的作用。 ¾ 熵是表征体系自由度（或通俗些但不大准确地说，大球、
小球可以自由活动的范围）的一个物理量。 ¾ 熵力：统计意义下的等效相互作用。
阴影部分是小球中心不能去的地方，而b，c中黑的部分为墙和大球的阴影部分的重叠。
软物质：熵统治的世界
–Properties
第一讲软物质概念第二讲高分子单链凝聚态及多链凝聚态第三讲液晶高分子与原位复合材料第四讲共聚/共混体系第五讲高分子的物理老化第六讲导电高分子
参考书
吴其晔,《高分子凝聚态物理及其进展》, 华东理工大学出版社，
2006
内
旋柔转性
几条主线
单个高分子链的高弹性
¾ 温度场、力场或电场等作用会使具有传递热、电、光、磁等信息功能的分子链发生取向而形成结构的各向异性，同时外场也赋予这些高分子具备方向性地传输信息的能力。由于外场可在分子尺度上控制复杂结构链的各向异性的形成，使功能性高分子链可在纳米尺度上取向排列而得到单分子功能器件。
高分子凝聚态物理学
Condensed Matter Physics of Polymers

软物质

：对小作用起大响应的所有物理化学体系
1991 年诺贝尔物理奖得主德· 热纳
所有处于简单流体和结晶固体状态之间的物质为软物质。
作者：理查· 琼ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ教授（英国）
软物质（Soft matter）由固、液、气集团或大分子等为基本组元组成, 是处于理想流体和固体之间的复杂体系.其结构单元间相互作用相当弱(约为kT), 由热涨落和熵主导其运动和变化.软物质的最基本特性是对外界小作用的大响应和自组织 (装)行为.
与人们生活休戚相关，橡胶，人造纤维、汁、洗涤液、饮料、乳液、药品和化妆品等等
软物质
生物体基本上均由软物质成，如细胞、体液、蛋白、DNA 等.
在技术上有广泛应用，如液晶、聚合物等
对软物质的深入研究，将对生命科学、化学化工、医学、药物、食品、材料、环境、工程等领域及人们日常生活有重要意义。
下面我们来看看软物质都具有哪些特性。
在对剪切的响应方面，搅和牛奶、血液、黏土、润滑油等触变性软物质，会出现剪切变稀现象，即其黏度随搅动时间增长而减小. 而蕃茄酱、蜂密、芝麻酱、油漆、石膏、浓糖液、勾芡汁等震凝性软物质，则出现剪切致稠，即越搅和越稠，软物质的黏度会随搅动的时间增长而变大.
软物质的第三个特点是其具有类似结晶体的有序结构
根据热力学理论, 体系的状态由自由能F = U-TS决定, 其中U、T、S分别为内能、温度和熵.内能的变化与物质所受外力相关，硬物质受力改变的主要是其内能。在软物质中, 体系的变化主要由熵变引起.
对于软物质而言，受到很小的外力，体系即能产生很大的变化，在一定温度下体系的熵必定发生巨大变化。也就是说，在软物质中体系的变化主要是由熵引起的，软物质可称作是由熵驱动的物质。软物质的自组装行为即是所谓的熵力作用的结果，复杂的蛋白质分子会自行折叠成特殊的结构等。

软物质2010-R

J. Am. Chem. Soc., 2006, 128 (40), pp 13046–13047
低临界转变温度
Controlled Cell Adhesion on PEG-Based Switchable Surfaces
Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 5666 –5668
+
NH3
+
O CH 2OH
温度响应性凝胶
高温收缩型聚异丙基丙烯酰胺（PNIPAAm）
CH2 CH C NH C H3 C H CH3 O
低温收缩型
聚丙烯酸与聚二甲基丙烯酰胺互穿聚合物网络（PAAC/PDMAAm IPN)
CH2 CH C O O H CH3 C H3 N C HC CH2 O 氢键
高强度水凝胶
Nanocomposite Hydrogels
Macromolecules 2002, 35, 10162-10171.
Nature 459, 73-76 (7 May 2009)
嵌段聚合物的自组装
AB嵌段共聚物不混溶的两条链
Block sequence effect
在栓塞中的应用
Self-Assembled ABC Triblock Copolymer Double and Triple Helices
Soft Matter 2009
D2O–D2O hydrogen bonding is stronger than that of water; the solvent becomes poorer molecules.
lower the cmt of the triblock copolymers in D2O induce a more compact structure and a larger aggregation number (iii) shift the size distribution to higher values.

软物质概念和高分子浓厚体系的分子模型

第二章软物质概念和高分子浓厚体系的分子模型（Soft matter and the molecular modelof concentrated polymer systems）§2-1 软物质概念和高分子材料的软物质特征按现代凝聚态物理学的概念，高分子材料被称为“软物质”（soft matter）或“复杂流体”（complex fluids）。

“软物质”的概念是法国科学家de Gennes在诺贝尔奖颁奖典礼上发表讲演时提出的。

de Gennes在研究高分子浓厚体系的非线性粘弹性理论方面作出突出贡献，提出大分子链的蛇行蠕动模型，合理处理了“缠结”（entanglement）对高分子浓厚体系粘弹性的影响。

de Gennes指出，在人们熟知的固体和液体之间，世界上还存在着一大类介于两者之间的“软物质”，对人类日常生活有巨大影响。

从字面上理解，软物质是指触摸起来感觉柔软的那类凝聚态物质。

严格些讲，软物质是指相对于弱的外界影响，比如施加给物质瞬间的或微弱的刺激，都能作出相当显著响应和变化的那类凝聚态物质。

高分子材料，包括高分子溶液和熔体属于典型的软物质。

de Gennes以天然橡胶树汁为例，在树汁分子中，只要平均每200个碳原子中有一个与硫发生反应（硫化），就会使流动的橡胶树汁变成固态的橡胶，使材料表现出奇异的高弹性。

这种如此小的结构变化而引起体系性质的巨大变异，揭示了高分子这类物质因弱外部作用而发生明显状态变化的软物质特性。

高分子溶液和熔体的奇异流变性能（剪切变稀，结构粘性）也是这种软物质特性的表现，流动中的高分子溶液和熔体会因微弱的外力变化而改变其流动或变形状态，也会因微弱的结构变化而表现出完全不同的流变性质。

由于“软物质”以新的凝聚态物理概念深刻揭示了高分子材料与其他凝聚态物质的差别，帮助我们从一个全新角度深刻体会高分子材料的特性和内涵，因此可以说，从这个观点出发，我们对高分子材料奇特的结构与性能关系的研究将上升到一个新的层次和高度。

软物质科学简介

1. 软物质－－液晶(liquid crystal )：

引起分子排列长程有序的主要原因是溶致液晶可以作为模板合成具有奇特形貌的纳溶质与溶剂分子之间的相互作用米粒子；

由单一化合物或由少数化合物的均匀混合热致液晶是一种非常重要的新材料，在数字手物形成的液晶。通常在一定温度范围内才表、电子记事本、便携式电脑有重要应用。显现液晶相的物质。按照棒形分子排列方式把热致晶体分为三种：向列相液晶，近 How does it do dramatically? 晶相液晶，胆甾相液晶。在不同的温度下，它可以呈现出固态或液态的特征，它的分子（像拉长的小棍）排列的很规则，是典型的结晶体式的排列。它有两种可熔温度：在第一个可熔温度下，晶体由固体变“不透明”的液体，而当温度升高之后，它就达到了第二个可熔点，成为正常的透明液体。液晶不同的部位分布不同的电极。当不同部位根据要求依次开、关电路时，有的部位有电流通过，分子的排列顺序受到干扰，晶体的这部位就失掉了它的透明度。变成了不透明的点。
8. 软物质造就了生命体……
我们的身体就是由细胞、体液、蛋白质和DNA 等组成。细胞膜是软物质，体液属于胶体．也是软物质．而蛋白质和DNA是长链大分子，也是软物质。
细胞
细胞膜
蛋白质
9. 软物质在现代社会中的地位

21世纪被认为是生命科学的世纪，从物质划代角度来看，这也是软物质的世纪。如果没有软物质，生命也不复存在。任何生物结构（包括DNA、蛋白质和生物膜）都是建筑在软物质的基础上。和软物质密切相关的领域：新材料、生物、医学、农业、药业、交通、制造业。对软物质的深入研究将对生命科学、化学化工、医学、药物、食品、材料、环境、工程等及人们日常生活有广泛影响。

软物质

软物质：熵统治的世界——从一个实验谈起AhaP. G. De Gennes如果你处身于一个满是蚊子的房间里，你会躲到哪里呢？答案是靠着墙，躲在角落里，这样身后就不会有蚊子来了，只需对付前面的蚊子就可以了。

1998年的物理评论快报上发表了宾夕法尼亚大学物理和天文系的A. D. Dinsmore, D. T. Wong, Philip Nelson和A. G. Yodh合作的一个有趣的实验。

这个实验与我们的蚊子事件有着异曲同工之处。

实验中几位科学家先将一个直径只有0.474微米大的“大球”放到一个微型的梨形容器里。

通过长时间多次光学摄影的方法，我们看到这个大球在这个容器中任何一处都可以出现（图1b，亮处为大球所处位置）。

然后他们又将很多的更小的球（半径0.042微米）放了进去（如图1a所示）。

这时候，从摄影照片看，大球基本上只能待在边上了（图1c，小球远小于可见光波长，因此看不到）。

这个结果是如何发生的呢？我们来仔细看看。

图一首先我们知道容器中的大球、小球都在不停地做随机运动，同时小球也在不停地从各个方向撞击着大球。

在每一时刻，大球在不同方向上受到的小球撞击一般来说是不一样多的，大球就会因为受力的不同而向某个方向运动。

当大球碰到了容器壁的时候，大球会发现靠着容器的一边不会有东西撞它了，所有的撞击都来自另一边。

于是这些撞击就迫使它靠在容器的边缘上了。

实际的过程比我们这里的分析的要复杂，但大体的情况就是如此——大球为了躲避小球“蚊子”的“叮咬”而藏在了墙边上。

图2. 阴影部分是小球中心不能去的地方，而b，c中黑的部分为墙和大球的阴影部分的重叠从更物理些的分析上来看，这样的结果是由于熵的作用。

熵是表征体系自由度（或通俗些但不大准确地说，大球、小球可以自由活动的范围）的一个物理量。

由于我们的球是硬的，不会变形，那么在大球和墙壁周围总有一些地方是小球去不了的（图2 中的阴影部分），也就是说那些地方不是小球的活动空间。

软物质chap_2-3

棒的体积分数不同， “Rod-coil”型BCP可以组装成不同的有序结构
含共轭棒的“Rod-coil”型BCP
Rod-coil共聚物自组装示意图和有关的TEM结果。（a）条带结构，frod = 0.36;（b）六角形结构， frod = 0.25，环己烷为溶剂，OsO4染色。
有关聚苯基喹啉-b-聚苯乙烯rod-coil BCP的制备。（1）制备过程图；（2）分级自组装形成有序微结构的示意图；（3）以CS2为溶剂室温下，不同浓度成膜后的荧光显微镜结果。A, B 和C的重量浓度分别为0.005, 0.01 和 0.5。N=10, M= 300。
按照共聚单元数分类
具有不同嵌段分布的二元BCP示例
具有不同嵌段分布的三元BCP示例
根据嵌段的“软硬”分类
根据嵌段的疏水和亲水性分类
根据连接嵌段的相互作用力分类
3. 嵌段聚合物的合成
举例：活性阴离子聚合
举例：活性阳离子聚合和活性自由基聚合
活性阴离子聚合制备Polyethylethylene-b-polyethylene oxide (PEO-PEE) 二嵌段共聚物
Where α,βis 2 and 0.8, respectively; Z0 depends mainly on the enthalpy of mixing between the insoluble polymer block A and the solvent.
胶束的形态
Crew-cut micelles
AFM images of the films spin coated from 0.35 g/L (a) chloroform solution, (b) toluene solution, (c) cyclohexane solution, and (d) n-heptane solution onto mica.

神奇的软物质

泡沫特点：原液一旦喷出，体积扩大约100倍，泡沫“无孔不入” ，塌缩后成液体，水冲消除。泡沫的用途：灭菌、去除污染；霜降前的“泡沫装”；防止煤矿地下火灾；防暴等。
三、软物质在物理学中的研究
21世纪物理学发展的一个主要方向是对复杂体系运动规律的研究。软物质是一类复杂体系，这类物质的奇异特性和一般运动规律尚未得到很好的认识。其丰富的物理内涵和广泛应用背景引起物理学家们的兴趣，是具挑战性和迫切性的重要研究方向，已成为凝聚态物理研究重要前沿领域。 ①颗粒物质及胶体的相互作用和动力学；低维软物质及其界面结构和性质；可激系统的时空动力学行为；基本相互作用 21世纪物理学蛋白质折叠动力学；复杂系统生命后基因组时代的蛋白质结构分析方法。强关联 ②电流变液、磁流变液、电磁流变液前沿微结构（纳米）软物质
2、软物质的分类：胶体：尺寸在 1 － 100nm 固、液、气体颗粒分散在液体中的流体。固体颗粒：油漆(乳液，TiO2)、纸浆、冰淇菱液体颗粒：牛奶(脂肪)、蛋黄酱、洗洁精气体颗粒：泡沫(肥皂泡) 悬浮液：尺寸 >1mm 的固体颗粒分散于液体中的流体微乳液：在表面活性剂作用下，几百nm－1mm以上液体颗粒分散于液体中的流体乳液：液体颗粒进一步变大--不透明颗粒：m－10－4 m （沙尘暴、泥石流、雪崩）
3、软物质的特征：组成：一般由大分子或基团（固、液、气）组成，如液晶、聚合物、胶体、膜、泡沫、颗粒物质、生命体系等。软物质的性质：具有与人类活动尺度相当的弛豫时间；（弛豫时间：当一个干扰撤离以后，某个物体从非平衡态恢复到平衡态所需要的时间）；对外界微小作用的敏感和非线性响应；自组织行为、空间缩放对称性等 ①秒是人类动作的时间尺度，软物质弛豫时间和人动作的时间尺度相仿。硬物质：大应力产生小形变 ②小扰动-大响应软物质：小应力产生大形变

软物质简介PPT课件

放大，最后促使系统达到新的宏观态。
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2021/6/4
协同学和突变论
❖ 协同学主要研究系统内部各要素之间的协同机制，认为
系统各要素之间的协同是自组织过程的基础，系统内各
序参量之间的竞争和协同作用使系统产生新结构的直接
根源。
❖ 突变论：在临界点附近控制参数的微小改变导致系统状
态明显的大幅度变化的现象，叫做突变。耗散结构的出
新理论。
其中，软物质的概念就是其中最为重要的一个。
14
2021/6/4
奇妙的软物质
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2021/6/4
1991年, P. G. De Gennes
（德热纳）, 在诺贝尔物理
奖颁奖演讲中明确提出了
“软物质”的概念
何谓我们所指的软物质？
美国人宁可称为“复杂流
体” …
…在本世纪上半叶原子物理学的
巨变中，一个自然的结果就是软
起来的一种系统理论。
❖自组织的定义：混沌系统在随机识别时形成耗散结构
的过程。
❖研究对象：复杂自组织系统（生命系统、社会系）
的形成和发展机制问题。
❖组成部分：耗散结构理论（Dissipative
Structure）、协同学（Synergetics）、突变论
（Catastrophe Theory）和超循环理论（Super
❖单分子的自组织
例：生物大分子折叠
❖熵驱动下的自组织
❖非平衡动力学自组织
例：场致相变、流致相变、远离平衡自组织临
界等。
26
2021/6/4
熵驱动下的自组织
❖ 能致相变与熵致相变
G
HT
S
❖ 降低系统自由能G 的方式：降低系统能量H 或提高

软物质chap_3-3

凝胶的特性、功能以及应用实例溶胀在中途加速，溶胀度-时间曲线呈现S型NIPAAm-AAm共聚物凝胶的药物释放机理(a)和观察到的所含消炎药的释放速度(b)。

Okano T; et.al Macromolecuels, 1994, 27, 6163用刺激响应型高分子修饰的表面使用凝胶的分离体系使凝胶反复溶胀和收缩，从而精制蛋白质溶液过程示意图。

Cussler, et.al. Adv.Polym. Sci. 1993, 110, 67优点：低温下实现物理分离过程，有效地抑制蛋白质的变性。

无葡萄糖存在时，PAA处于离解状态并呈现伸展结构PAA呈现收缩结构GOD：葡糖氧化酶合，并将GOD引入其中用于治疗糖尿病的控制胰岛素释放体系尼龙胶囊表面接枝PNIPAAm萘二磺酸钠附载性与吸油性油凝胶化剂：是指加入少量（通常少于10%），通过加热与冷却等简单操作就可使水以外的液体发生凝胶化的化合物。

可以形成凝胶的不仅是高分子化合物，部分小分子也具有形成凝胶的能低分子化合物凝胶化剂形成的是典型的物理凝胶，即加热时迅速溶化，冷却时快速凝胶化，形成的是热可逆的凝胶。

其中，1是最早被报道用于油凝胶化剂的化合物；2是市售的食用废油的凝胶化剂。

仅适用于甲醇和环己烷在20℃固化各种溶剂所需要的最小浓度（凝胶化剂/溶剂）溶胶-凝胶相图及最小凝胶化浓度和温度的关系。

□CCl 4; ●乙酸乙酯；○环己烷表明：凝胶化高温液体，必须加入较多的油凝胶化剂伴随温度变化的PMAA膜的化学力学性质形状记忆合金、高分子和凝胶的特性比较Poly (SA-co-AA）水凝胶弹性模量与温度的关系生物软组织的高层次结构生物膜的胶原纤维排列腱的胶原纤维排列对于生物材料的要求可灭菌无毒性生物相容性生物相容性的分类四、有机凝胶光致变色凝胶25℃0 ℃。

软物质的物理机制及其特性

目录引言 (3)1.软物质的概念、种类及其特征 (2)1.1 软物质的概念 (2)1.2软物质的种类 (3)1.3软物质的特征 (3)1.3.1熵致有序 (4)1.3.2对外界微小作用的敏感性和非线性响应 (4)1.3.3软物质的自组织（装）行为 (5)1.3.4复杂性 (5)2.软物质的应用 (6)3.结束语 (6)软物质的物理机制及其特性摘要：当今世界，国际物理学界开始热衷于对软物质的研究，新增设了凝聚态物理学。

了解下软物质的概念及种类，分析软物质的物理机制及其特性。

软物质的“软”的性质是由于许多原因照成，首先是其对外界微小变化的敏感性及非线性响应；再者是其熵致有序及自组织特性；还有其复杂性。

其中以熵致有序为其主导性质作为研究。

关键词：软物质熵致有序自组织复杂性引言20世纪的物理学家们致力于研究硬物质，如金属、半导体等非晶材料，掌握这类材料开创了人类社会的信息时代。

时至21世纪，物理学家把分散于化学化工、医学、食品、生物材料等所研究的一类物质重新组合为逐渐统一的研究领域，称为软凝聚态物质（即软物质），包括了处于固体和理想流体之间的一切物质。

软物质是表面上看起来有点神秘，却有更多探索的冲动，让我们想要去靠近并研究它的复杂性和对外界微小变化的敏感性，两种性质互相独立又互相联系。

简单说来，软物质就是指处于固体和理想液体之间的物质，一般由大分子或基团组成，在自然界、生命体、日常生活和生产中普遍存在。

例如：液晶、聚合物、双亲分子、胶体、膜、泡沫、蛋白质折叠、颗粒物质、生命体系物质等等。

软凝聚态物质的基本特征是对外界微小作用的敏感性（即弱力强变化的特性），此特征充分可以解释以上现象及生活经历。

对外界的微小激励下会产生巨大的响应（而这种响应通常还是非线性的）。

除了此性质外，它还具有复杂性、自组织（装）结构的多样性等特点。

由于国际物理学界中的“新杂质与新栏目”对软物质的热衷，中国科学院物理所研究所在2001年也开始正式成立了“软物质物理实验室”，将研究蛋白质结构、分子自组装、液体和胶体、复杂体系及颗粒物质物理及动力学几个小组进行整合及发展。