高分子凝聚态物理
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【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
高分子凝聚态物理及其进展
高分子凝聚态物理及其进展绪论（Introduction）§0-1 高分子凝聚态物理基本概念自从二十世纪二十年代H. Staudinger提出“大分子（macromolecule）”概念以来，高分子科学取得突飞猛进的发展。
在高分子科学中，高分子凝聚态物理学始终是其最重要的组成部分之一。
所谓凝聚态，是指由大量原子或分子以某种方式（结合力）聚集在一起，能够在自然界相对稳定存在的物质形态[1]。
高分子凝聚态物理学即是以现代凝聚态物理学中的新概念、新理论、新实验方法与高分子材料和高分子科学的特点相结合，用以说明、理解高分子材料复杂的结构、形态、分子运动、各种特殊的聚集状态及其相态转变，以及这种结构、相态特点与大分子聚合物作为材料使用时所体现出的特殊性能、功能间的关系。
近年来，高分子凝聚态物理学又出现新的发展高峰。
随着现代凝聚态物理学的发展，大量新观点、新思想、新的研究方法纷纷被引用到高分子物理学的研究中，成为高分子科学新的研究前沿[2,3,4,5]。
比较有代表性的研究成果有：大分子单链凝聚态和单链单晶；软物质概念及高分子材料的软物质特征；大分子蛇行蠕动模型及对分子链缠结现象的说明；聚合物相变中的亚稳态现象和临界现象；分子间相互作用力及超分子组装和自组装；逾渗模型及其在高分子科学中的应用等，每一领域都包含丰富的研究内容，揭示出许多新的有趣的现象和规律。
法国科学家P. G. de Gennes是现代高分子凝聚态物理研究的集大成者。
他所著作的“高分子物理学中的标度概念”以极其简明的语言和普适的幂函数规律深刻揭示了大分子特有的运动形式和规律，成为当今高分子物理学的经典名著。
他在其诺贝尔奖获奖典礼上以“软物质”（soft matter）[5]为题总结了现代高分子凝聚态物理的研究成果和研究前沿。
从字面理解，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。
高分子材料的凝聚态物理与化学
高分子材料的凝聚态物理与化学近年来，随着科学技术的发展，高分子材料在日常生活中得到越来越广泛的应用，从塑料袋、塑料瓶到复合材料、电子材料等都离不开高分子材料的应用。
高分子材料也被称为“巨分子材料”，是由大量重复单元结构通过共价键或离子键相互连接而成的材料。
在凝聚态物理与化学的研究中，高分子材料是一个重要的研究领域。
本文将重点阐述高分子材料的凝聚态物理与化学，介绍高分子材料的物理和化学性质及其应用。
一、高分子材料的物理性质高分子材料是由大分子构成的材料，其物理性质与分子结构密切相关。
一般来说，高分子材料具有以下物理性质：1. 高分子材料的密度低，一般在0.9~1.5 g/cm3之间，比许多金属和无机材料的密度低得多。
2. 高分子材料具有相对较高的耐热性和耐寒性，不易燃，但易老化、变形和劣化。
3. 高分子材料的杨氏模量和拉伸模量均低于金属和无机材料，但比许多非金属材料高。
4. 高分子材料可以形成复杂的形状，适用于各种加工方法，包括注塑、挤出、压缩成型等。
5. 高分子材料具有良好的电绝缘性能，可以用于制造电子元件、绝缘材料等。
二、高分子材料的化学性质高分子材料的化学性质与分子之间的相互作用有关。
在高分子材料的结构中，分子之间不仅有共价键连接，还存在分子间力和空间排斥力，从而形成了高分子材料的特殊化学性质。
下面是高分子材料的一些典型化学性质：1. 高分子材料不溶于水，但可以溶于有机溶剂，如丙酮、苯、甲苯等。
溶解度取决于分子量大小、极性、分子结构等因素。
2. 高分子材料在特定条件下可以发生交联、聚合等反应，形成与原料不同的材料。
3. 高分子材料对酸、碱、氧化剂等有不同的耐受性。
4. 高分子材料具有防腐、抗氧化、阻燃等性质，可以用于制造各种工业材料。
三、高分子材料的应用高分子材料的应用范围非常广泛，特别是在现代工业生产和日常生活中，高分子材料已成为重要的材料之一。
以下是高分子材料的一些典型应用：1. 塑料制品。
高分子物理 第2章 聚合物的凝聚态结构资料
原因
聚合物没有气态的原因:
1）聚合物分子量很大，分子链很长； 2）聚合物中总范德华力超过化学键的键能； 3）消除所有的范德华力作用以前化学键断列而分解。
范德华力与化学键的区别 ？
化学键: 是构成分子的原子键的作用力吸引力和排斥 力达到平衡时形成的稳定的键。
共价键，离子键，金属键
范德华力: 是存在于分子间或者分子内非键合原子 间的相互作用力。
PE球晶的微光显微镜照片
PE球晶的电子显微镜照片
研究球晶的结构、形成条件、影响因素和变形 破坏，有着十分重要的实际意义：
◆ 球晶的大小直接影响聚合物的力学性能，球晶越大，材 料的冲击强度越小，越容易破裂。
◆ 球晶的大小对聚合物的透明性也有很大影响，通常非晶 聚合物是透明的，而结晶聚合物由于存在晶相和非晶 相，两相折射率不同，使得物质呈现乳白色而不透明。
★ CED=300 — 400J/cm3聚合物，为塑料。
192 4
例1 : 根据高聚物的分子结构和分子间作用能，定性地讨 论表中所列各高聚物的性能。
高聚物 聚乙烯 聚异丁烯 天然橡胶 聚丁二烯 丁苯橡胶 聚苯乙烯
内聚能密度 高聚物
259
聚甲基丙烯酸甲酯
272
聚醋酸乙烯酯
280
聚氯乙烯276源自聚对苯二甲酸乙二酯由晶体结构（十分之几纳米）堆砌而成的晶体外形， 尺寸一般可达到几十微米，有时可以达到几厘米。
聚合物的结晶形态有几种
按结晶条件不同可以分为以下几种类型：
结晶形态
单晶 树枝状晶
柱晶
球晶 纤维状晶和串晶
伸直链晶
第二节 结晶聚合物
3、聚合物的结晶形态 1）单晶 单晶的结构特点: ◆ 只能在极稀的溶液中（0.01~0.1%)缓慢结晶时生成的; ◆ 聚合物单晶的横向尺寸可以从几微米到几十微米，
高分子物理 第二章：高分子的凝聚态结构
*结晶对物理性质的影响 非晶高分子材料一般是透明的，而结晶高分子材料一般都
是不透明或半透明的。 *结晶高分子材料的透明性与球晶的尺寸有关：
当球晶的尺寸大于入射光的半波长时，在晶相和非 晶相界面发生折射和反射，材料不透明；
当球晶的尺寸小于入射光的半波长时，在晶相和非 晶相界面不发生折射和反射，材料透明。 * 球晶尺寸与材料的力学性能的关系：
球晶尺寸越大力学性能越差，因为球晶的边界会有 更大的裂缝成为力学薄弱环节。
3、2 高聚物晶体的结构： 一、晶格、晶胞和晶胞参数
当物质内部的质点（可是原子、分子、离子）在三维 空间呈周期性的重复排列时，该物质称为晶体。
晶态高聚物通常由许多晶粒所组成，x射线衍射分析可 知，每一晶粒内部具有三维远程有序的结构。但是，由于 高分子链是长链分子，所以呈周期排列的质点是大分子链 中的链节，而不是原子、整个分子或离子。这种结构特征 可以仿照小分子晶体的 基本概念与晶格参数来描述。
晶格——晶体具有的空间点阵，点阵的排列使高聚物具 有一定的几何形状，称为结晶格子，简称晶格。
晶胞——晶体的最小重复单元。 把晶格划分为晶胞，晶胞原子结构确定后，就可确
定晶体结构。
晶胞参数：
用平行六面体来表示晶胞
六个晶胞参数
c
三个晶轴 ： a，b，c
βα γ
三个晶角： α，β，γ
b
见书上57页表2-4
聚集态
气态 液态 固态
相态
气相 液相 晶相
注意：高聚物无气态，这是因为高聚物的分子量很大分 子间作用力很大，此分子间作用力大于分子中化学键的 键能，高聚物在气化以前早以分解了，所以无气态。
因而研究单个高分子的行为都是在稀溶液中进行。
高聚物的聚集态
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高分子材料在固态条件下的物理性质和行为的科学领域。
在这个领域中，有一些基本的物理问题一直备受关注，如高分子链的运动行为、相变和玻璃态形成机制等。
本文将对这些基本的物理问题进行探讨，以期对高分子凝聚态物理有更深入的了解。
1. 高分子链的运动行为高分子材料通常由许多长链分子组成，这些分子之间的相互作用会在不同温度和压力下导致复杂的运动行为。
在高分子凝聚态物理中，研究高分子链的运动行为是一个重要的课题。
高分子链在固态条件下会表现出不同的运动模式，如扭转、晶体化、玻璃化等。
而这些运动模式又会受到外部条件的影响，比如温度、压力和应力等。
在研究高分子链的运动行为时，研究人员通常会借助于各种手段来观察和描述高分子链的结构和运动。
如X射线衍射、核磁共振、荧光标记等技术可以提供高分子链的结构信息；而热分析、动态力学分析等技术则可以提供高分子链的运动行为信息。
通过这些手段，研究人员可以更好地理解高分子链的结构和运动规律，为高分子材料的设计和应用提供理论支持。
2. 高分子材料的相变相变是物质从一种状态到另一种状态的转变过程，而在高分子凝聚态物理中，也存在着各种不同的相变现象。
比如高分子材料在升温过程中会发生晶体-非晶体相变、玻璃化转变等。
这些相变现象的研究不仅有助于深化对高分子材料的理解，同时也对高分子材料的制备和加工具有指导意义。
晶体-非晶体相变是高分子材料在加热过程中发生的一个重要的相变现象。
高分子链在低温下通常会以非晶体形式存在，而在一定温度下则会出现晶体结构。
晶体结构的存在会极大地影响高分子材料的物理性质和力学性能。
研究高分子材料的晶体-非晶体相变对于高分子材料的性能优化和设计具有重要意义。
3. 高分子玻璃态形成机制高分子材料在升温过程中常常会出现玻璃态转变现象，这是高分子凝聚态物理中的另一个重要问题。
玻璃态是介于固态和液态之间的一种非晶体状态，其独特的结构和性质使得高分子玻璃态具有一些非常特殊的物理性质。
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1. 引言1.1 高分子凝聚态的重要性高分子凝聚态是研究物质在凝聚态中的高分子结构、性质和行为的重要领域。
高分子凝聚态在材料科学、物理学和化学等多个领域具有广泛的应用和研究价值，对于开发新材料、改善材料性能、提高生产效率和节约资源具有重要意义。
高分子凝聚态的研究不仅可以揭示高分子材料在不同环境下的行为规律，还可以为优化制备工艺、改进性能和设计新材料提供科学依据。
通过深入理解高分子凝聚态的结构和性质，可以实现制备高性能材料、开发绿色环保材料以及探索新型功能材料的可能性。
对高分子凝聚态的研究具有重要的理论和实践意义，对提高科技创新能力和促进社会经济发展具有积极的推动作用。
1.2 研究的背景和意义高分子凝聚态是固体物理学和高分子化学领域的交叉研究领域，其研究对象是由长链高分子分子构成的凝聚相。
高分子凝聚态的研究具有重要的理论和实践意义，不仅对于深化对高分子结构与性质之间关系的理解，还有助于开发新材料、提高材料性能、解决环境污染等方面具有重要意义。
高分子在凝聚态中的行为受到晶体结构、分子间相互作用、链段运动等因素的影响，研究高分子凝聚态的行为有助于揭示高分子材料的性能和应用特性。
高分子凝聚态中的相变现象和动力学过程也是研究的重点之一，通过对高分子凝聚态中相变和动力学过程的研究，可以为材料工程、生物医学、环境科学等领域的应用提供理论基础和技术支持。
对高分子凝聚态的基本物理问题进行探讨，不仅可以深化对高分子材料的认识，还可以为材料设计与制备、性能优化、应用推广等方面提供重要指导。
未来，随着科学技术的发展和需求的不断变化，高分子凝聚态的研究将继续受到重视，并有望在新材料、能源储存、生物医学等领域发挥更大的作用。
2. 正文2.1 高分子结构与性质的关系探讨高分子结构与性质的关系是高分子凝聚态物理研究的核心问题之一。
高分子的性质受其分子结构的影响，而分子结构是由高分子链的排布、取向和相互作用所决定的。
高分子物理第二章—高分子凝聚态结构
高分子链本身具有必要的规整结构 适宜的条件
结晶聚合物最重要的实验数据：X射线衍射花样和衍射曲线
例 PS
非晶态无规PS 弥散环(无定形晕)
211 220
晶态等规PS 德拜环(同心圆)
410
强 222 度 421
311
C
D
E
300 BA
2θ
3
2.1.1 基本概念
晶体
物质内部的质点(原子、分子、离子)在三维空间成周期性地重复 排列。 聚合物晶体中呈三维有序周期性排列的质点是分子链中的结构单 元 （蛋白质晶体除外）。
采用共聚：破坏链的均一性和规 整性，生成较小球晶。
外加成核剂：可获得较小的球晶。
15
2.1.3 聚合物的结晶形态和研究方法： 结晶温度较低；溶液浓度较大；分子量较大。
a
16
2.1.3 聚合物的结晶形态和研究方法
纤维状晶体和串晶
生成条件： 存在流动场时，高分子链伸展，并沿着流动方向平行排列；高分 子溶液在温度较低时，边搅拌边结晶。
= 0.939g/cm3
9
2.1.2 聚合物的晶体结构和研究方法
同质多晶现象
结晶条件的变化会引起分子链构象的变化以及分子链堆砌方式的变化， 从而使同一种聚合物在不同结晶条件下可能形成完全不同晶型的晶
体——同质多晶现象。
聚乙烯——稳定晶型是斜方（正交）晶型，但在拉伸条件下可以形 成三斜或单斜晶型。 全同聚丙烯——除了α 晶型（单斜）外，在不同的结晶条件下还可以 形成β晶型（六方）、γ 晶型（三斜）、δ 晶型（拟六方晶型）。 形成的晶型不同，聚合物表现出来的性能也不相同。
聚乙烯串晶结构
中心脊纤维
折叠链附晶
串晶结构示意图
高分子物理第2章
衍射线 入射线 试样
照相底片
照相底片上的德拜环
非晶态PS的衍射花样
晶态等规PS
可以看出，等规立构PS既有清晰的衍射环（同心圆 ——德拜环），又有弥散环，而无规立构PS仅有弥 散环或称无定形晕
由什么事实可证明结晶高聚物中有非晶态结构？
（1）从结晶聚合物大角X射线图上衍射花样 和弥散环同时出现 (2)一般测得的结晶聚合物的密度总是低于由 晶胞参数计算的完全结晶的密度。如PE实测 0.93~0.96，而从晶胞参数计算出为 1.014g/cm3,可见存在非晶态。
如：聚乙烯的稳定晶型是正交晶系，拉伸时则可形成三斜或单斜晶系
2.1 晶态聚合物结构
2.1.3 聚合物的结晶形态（晶体的外形）
——与结晶条件有密切关系 （1） 单晶—极稀溶液中缓慢生长(0.01%)，单层片晶 分子链垂直于晶面，规则折叠排列，折叠链模型
聚乙烯PE—菱 形片晶
聚甲醛 POM— 六角形
尼龙6—菱形片晶
材料的性能
预定材料性能
1.1分子间作用力
范德华力（静电力、诱导力、色散力）和氢键。 静电力：极性分子间的引力。 诱导力：极性分子的永久偶极与它在其他原子上引起的诱 导偶极之间的相互作用力。 色散力：分子瞬时偶极之间的相互作用力。 氢键(hydrogen bond) ：是极性很强的X-H键上的原子， 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)
聚4—甲基1 —戊烯 四方形片晶
PE 的TEM和电子衍射照片
2.1.3 聚合物的结晶形态
0.1%<浓度<1%, 多层片晶 为减小表面能，单晶沿螺旋位错中心盘旋生长变厚
聚甲醛POM单晶螺旋生长SEM照片
大学本科高分子物理第二章《聚合物的凝聚态结构》课件
===90
Three perpendicular two-fold rotation axis
Monoclinic
a bc ==90; 90One two-fold rotation axis
Triclinic
a bc 90
None
a,b,c – unit vectorial distances
第二章 聚合物的凝聚态结构
本章课时 6
1
固体
凝聚态为物质的物理状态
液体
气体
晶态 液态
相态为物质的热力学状态
气态
高分子凝聚态是指高分子链 之间的几何排列和堆砌状态
液体 固体 液晶态
取向结构
晶态 非晶态
织态结构
2
高分子的 凝聚态结构
决 聚合物的基本 决 定 性能特点 定
材料的 性能
控制成型 加工条件
=bc;= ac;= ab
20
Structure of PE、PP crystal cell
左图：PE的晶体结构 上图：PP的晶体结构
21
晶胞密度求解
c
MZ N AV
M是结构单元分子量；
Z为单位晶胞中单体(即链结构单元)的数目；
V为晶胞体积；
NA为阿佛加德罗常数
22
2.2.2聚合物的结晶形态（晶体的外形）
24
Maltese Cross in Isotactic Polystyrene
偏光显微镜照片
25
Maltese Cross的形成原因
26
Maltese Cross
27
电镜观察的球晶结构
Spherulite model and the Microscopy of PE spherulite 球晶模型及PE球晶的电镜照片
高分子物理-第二章-高分子凝聚态ppt课件.ppt
Row nucleation
(4) 串晶 Shish-kebab structure
较低温度下， 边结晶边搅拌
PE
i-PS
(5) 伸直链晶
聚合物在高压 和高温下结晶 时，可以得到 厚度与其分子 链长度相当的 晶片
Extended chain crystal of PE Needle-like extended chain crystal of POM
球晶结构示意图
环带球晶
聚乙烯
偏光显微镜下球晶的生长
聚乙烯在125℃等温结晶
球晶的生长过程
控制球晶大小的方法
球晶的大小对性能有重要影响：球晶大透明性差、 力学性能差，反之，球晶小透明性和力学性能好。
（1） 控制形成速度：将熔体急速冷却，生成较小 的球晶；缓慢冷却，则生成较大的球晶。 （2）采用共聚的方法：破坏链的均一性和规整性， 生成较小球晶。 （3）外加成核剂：可获得小甚至微小的球晶。
《2》折叠链模型 （50年代 A。Keller提出）
实验现象：电子显微镜观察到几十微米范围的PE单晶 测得晶片厚度约为100A，且与分子量无关 X衍射还证明分子主链垂直晶片平面
提出模型：分子链规则地折叠形成厚100A的晶片 晶片再堆砌形成片晶
可以解释：片晶、球晶的结晶形态 不能解释：单晶表面密度比体密度低
nl = 2dhklsinq
n=1, 2, 3, …称为衍射级数
q为衍射角
多晶样品的衍射花样
样品
铝箔的X-射线和电子射线衍射花样
X-射线衍射花样
电子射线衍射花样晶体样品的 Nhomakorabea射曲线2.1.2 聚合物在晶体中的构象
等同周期(或称纤维周期)：高分子晶体中， 在 c 轴方向化学结构和几何结构重复单元 的距离。
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链的自由度和运动行为是研究的重点之一。
高分子链通常是由成千上万个单体单元组成的长链，具有广泛的自由度。
高分子链的自由度可以通过链的柔性和自由旋转等来描述。
研究高分子链的自由度有助于理解高分子材料的物理性质，如热膨胀性和流变性等。
了解高分子链的自由度还可以帮助优化高分子材料的合成方法和加工工艺。
高分子的空间排布对于高分子凝聚态性质的影响也是一个重要问题。
高分子链可以形成不同的排列方式，如均聚态、缠绕态和晶态等。
这些不同的排列方式会影响高分子材料的物理性质，例如机械性能和光学性质等。
研究高分子链的空间排布对于理解高分子凝聚态的性质具有重要意义。
高分子凝聚态中的相变行为也是一个重要的研究领域。
相变是物质由一种状态到另一种状态的转变过程，常见的相变包括液-气相变、液-固相变和固-固相变等。
高分子材料中的相变行为受到分子之间相互作用的影响，因此具有复杂性和多样性。
研究高分子凝聚态中的相变行为有助于理解高分子材料的结构稳定性和应用性能。
高分子凝聚态的动力学行为也是一个研究的重要方向。
高分子链的运动行为会影响高分子材料的物理性质和化学反应性能。
研究高分子凝聚态中的动力学行为有助于理解高分子材料的流变性质和传输性能等。
研究高分子凝聚态的动力学行为还有助于优化高分子材料的应用性能和开发新的高分子材料。
高分子凝聚态的基本物理问题包括高分子链的自由度和运动行为、高分子的空间排布、相变行为和动力学行为等。
研究这些基本物理问题对于理解和应用高分子材料具有重要意义，有助于优化高分子材料的合成和加工工艺，扩展高分子材料的应用领域。
高分子物理第二章 高分子的凝聚态结构
范德华力
诱导力：极性分子的永久偶极与它在邻近分子上引起的诱导 偶极之间的相互作用力。6~13KJ/mol
色散力：是分子瞬间偶极之间的相互作用。是一切分子中， 电子在诸原子周围不停的旋转着，原子核也不停的振动着， 在某一瞬间，分子的正负电荷中心不相重合，便产生了瞬间 的偶极。色散力存在于一切分子中，是范德华力最普遍的一 种。0.8~8KJ/mol
立方晶系
六方晶系
四方晶系
三方晶系
正交晶系
单斜晶系
三斜晶系
第二章 高分子的凝聚态结构
2.1.1 晶体结构的基本概念
(3)晶面和晶面指数
结晶格子内所有的格子点全部集中在相互平行的等间 距的平面群上，这些平面叫做晶面
第二章 高分子的凝聚态结构
2.1.1 晶体结构的基本概念
晶面指数 从不同的角度去观察某一晶体，将会见到不同的晶面， 所以需要标记，一般常以晶面指数（Miller指数）来 标记某个晶面
2.1.1 晶体结构的基本概念
（1）空间格子(空间点阵)：把组成晶体的质点抽象成 几何点，有这些等同的几何点的集合所形成的格子， 点阵中每个质点代表的具体内容为晶体的结构单元。
晶体结构
= 空间点阵 + 结构基元（重复单元） 第二章 高分子的凝聚态结构
2.1.1 晶体结构的基本概念
（2）晶胞和晶系
第二章 高分子的凝聚态结构
高分子的结构
高分子的结构
高分子链的结构
近程结构 （一次结构）
化 学 组 成 分 子 构 造
共 聚 物 序 列 结 构
远程结构 （二次结构）
构 型
大 小
柔 顺 性
高 分（ 子三 聚次 集结 态构 结） 构
第二章 高分子的凝聚态结构
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
高分子凝聚态是指高分子在一定条件下形成的凝聚态结构，包括高分子固态、高分子
液态和高分子胶态。
在研究高分子凝聚态时，需要探讨几个基本物理问题：
1. 高分子的分子结构和物理性质
高分子的物理性质与其分子结构密切相关。
高分子分子结构的形态、结构稳定性、分
子量、分子间作用力等都会影响高分子的物理性质。
因此，在研究高分子凝聚态时，需要
对高分子的分子结构和物理性质进行综合分析。
2. 高分子的相变行为
高分子凝聚态会随着温度、压力等条件的变化而发生相变行为。
相变行为包括高分子
的固液相变、液气相变以及固气相变等。
在研究高分子凝聚态时，需要探讨高分子相变行
为的机理和规律，从而更好地理解高分子在不同环境下的物理行为。
高分子凝聚态中的高分子分子间相互作用力比较强，因此其动态行为表现出独特性质，如单链分子的输运、高分子的扩散行为、聚集态的动力学等。
在研究高分子凝聚态时，需
要探讨高分子的动态行为，从而更好地理解高分子在不同环境下的物理行为。
4. 高分子凝聚态的热力学性质
高分子凝聚态的热力学性质是研究高分子凝聚态的重要方面。
高分子凝聚态的热力学
性质包括热力学势、热容、熵等等。
在研究高分子凝聚态时，需要对高分子凝聚态的热力
学性质进行分析。
总的来说，高分子凝聚态的研究是众多理论和实验研究机构一直探索的领域。
对于高
分子凝聚态的几个基本物理问题的探讨，有助于我们更好地理解高分子在不同环境下的表
现和物理行为，为高分子材料的应用开发提供更好的理论指导。
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高分子凝聚态物理
随着科学技术的不断发展，高分子凝聚态物理作为一门新兴的学科逐渐受到人们的关注。
高分子是由重复单元组成的大分子，广泛存在于生物体内和日常生活中的各种材料中，如塑料、橡胶、纤维等。
高分子凝聚态物理研究的是高分子在凝聚态下的性质和行为，涵盖了多个领域，包括材料科学、物理化学和生物学等。
高分子凝聚态物理的研究对象主要是高分子的结构、形态和性质。
高分子的结构可以分为线性、支化、交联等不同形式，这些结构决定了高分子的力学性能、热性能和光学性能等。
高分子的形态可以分为无序相和有序相，无序相是高分子链的随机排列，而有序相则是高分子链的有序排列。
高分子的性质包括力学性能、热性能、电性能等方面，这些性质直接影响着材料的应用。
在高分子凝聚态物理的研究中，最重要的是理解高分子的聚集行为。
高分子在溶液中可以形成不同的聚集态，如胶束、乳液、微胶团等。
这些聚集态的形成与高分子的结构和溶剂的性质密切相关。
高分子的聚集行为对于高分子的溶解性、表面活性、胶凝性等性质具有重要影响，因此对于高分子凝聚态物理的研究具有重要意义。
高分子凝聚态物理的研究方法主要包括实验方法和理论方法。
实验方法主要通过测量高分子的物理性质来揭示高分子的结构和行为。
常用的实验方法包括流变学、动态力学分析、光散射等。
理论方法
则通过建立数学模型和计算模拟来研究高分子的结构和行为。
理论方法可以帮助人们深入理解高分子的凝聚态物理现象，提供理论指导和预测能力。
高分子凝聚态物理的研究对于材料科学和生物医学等领域有着重要意义。
在材料科学中，高分子材料广泛应用于塑料、橡胶、纤维等领域，研究高分子的凝聚态物理可以为材料的设计和应用提供指导。
在生物医学中，高分子凝聚态物理的研究可以帮助人们理解生物大分子的结构和功能，为药物的设计和治疗提供理论支持。
高分子凝聚态物理是一个充满挑战和机遇的学科。
通过对高分子的结构、形态和性质的研究，可以揭示高分子的凝聚态行为，为材料科学和生物医学等领域的发展提供理论基础和实践指导。
未来，高分子凝聚态物理的研究将继续深入，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。