结构与物性论文

简述高分子物理

摘要

高分子物理是研究高分子物质物理性质的科学。其研究的主要方向包括高分子形态，高分子机械能，高分子溶液，高分子结晶等热力学和统计力学方向的学科，以及高分子扩散等动力学方面的学科。关键字

发展史方向领域

正文

一、发展史

国际上，随着“高分子化学”研究与十九世纪后半页渐渐走上舞台对这些高分子化合物的性质研究也渐渐引起了学者们的重视。1920年Staudinger（德国）发表了“聚合反应”的论文，提出了高分子是有小分子经聚合反应而生成，并非因次价键堆积而致。之后Staudinger 又分别用端基法，渗透压法，粘度法对同种纤维素进行了分子量测定，三种方法测得的纤维分子量非常一致，证明了高分子是聚合物学说的正确。至1930年，在德国胶体化学年会上，多数学者承认了聚合物学说。此后的高分子高分子结构，性质研究，才由小分子的物理化学研究，胶体研究，真正进入到高分子概念为主导的研究领域，从而形成了“高分子物理”学科。

高分子物理这门科学的大致经历了以下的发展过程：

蒙昧——萌芽——争鸣——发展

1蒙昧期

19世纪的中叶以前，木材、棉、麻、丝、毛、漆、橡胶、皮革和各种树脂等天然高分子材料都已经在人们的生活和生产中得到了广泛的应用。有些加工方法改变了天然高分子的化学组成，如橡胶的硫化(1839)、皮革的揉制、棉麻的丝光处理，以及把天然纤维制成人造丝、赛璐珞(1868)等。尽管这些技术取得了重要的结果和丰富的经验，然而，人们只知道使用、加工，不知道化学组成和结构。

2萌芽期

自19世纪的后期，人们开始研究天然高分子的化学组成、结构和形态学。还有意无意地合成了一批化合物。它们通常是粘稠的液体或无定形粉末，无法纯化和分析，被当作废物抛弃。有些高分子化合物虽然得到应用，但是人们只知道它是“材料”，并不知道它是“高分子”

1893年，Fischer将氨基酸逐个连接成多肽，制备了聚合度为30的单分散多肽，证明多肽是由许多氨基酸单元通过正常的－CO－NH －化学键相连而成的线型长链分子，这一工作孕育了高分子学说的基本思想。

3争鸣期

1920年，H.Staudinger(德)发表了他的划时代的文献《论聚合》，提出了链结构模型。它们是由共价键联结起来的大分子，但分子的长度不完全相同，所以不能用有机化学中"纯粹化合物"的概念来理解大分子。这些大分子是许多同系物的混合物，它们彼此结构相似，性质差别很小，难以分离，平均分子量。

然而，由于高分子的降解和当时实验方法的粗糙，使分子量的测定不能重复，这又给那些胶体缔合论者找到了反对大分子学说的借口。他们认为用溶液的依数性所测得的不是溶质的分子量，而是胶粒的重量，因胶粒不稳定，所以结果不重复。这样，双方观点相持不下。

此后，人们改进了实验方法，通过渗透压，端基分析法测定高分子化合物的分子量，所得结果一致。用超离心机把含有蛋白质的胶体溶液在不同的温度和不同的盐溶液中进行超离心分析时，证明分子量是均一的。电泳法研究结果表明，对于一定的蛋白质，每单位质量所带的电荷数总是相等的。另外，也成功地获得了尿素酶的结晶。这许多发现都是用胶体缔合的理论所不能解释的。因此，在1930年初，才认识到在有机胶体中所遇到的是真正的高分子。

1932年，Staudinger提出了溶液粘度与分子量的关系式。

通过大量的实验事实，雄辩地证明了大分子的存在。30年代末期，高分子学说终于战胜了胶体缔合论。

从此，高分子科学进入了发展。

4发展期

当高分子理论促进了合成高分子工业的发展后，出现了一大批商品化的合成材料，这些合成高分子（合成材料）的出现，又为理论研究提供了大量的实验依据和积累了丰富的数据，促进了高分子物理的迅速发展。

30～40年代，高物领域最有代表性的工作：

W．Kuhn、E.Guth和H.Mark等把统计力学用于高分子链的构象

统计，建立了橡胶高弹性统计理论。

1942年，Flory和Huggins用似晶格模型推导出高分子溶液的热力学性质，理论上的解释了高分子稀溶液的依数性质。

此外，偏振红外吸收光谱，旋光色散，核磁共振，示差热分析，在密度梯度池中的沉降和扩散等聚合物鉴定的新方法都得到了一定程度的发展。

50年代，高分子物理学基本形成

二、研究方向

“高分子物理”研究方向是：研究高分子的多层次运动，研究高分子间多层次的相互作用及因此而形成的多层次结构，研究高分子各种结构因素及其变化对聚合物材料性能或功能的影响，对新聚合物基本物性的表征研究，开展上述高分子物理研究所需的新手段，新仪器及新方法等方面的研究工作。

三、涉及领域

1、高分子溶液研究。稀溶液中高分子单链的凝聚态，高分子浓溶液的流变形为及液晶行为，聚电解质溶液特性研究，溶液情况下，中分子溶剂和高分子间的特殊相互作用等。

2、高分子凝聚态研究。如聚合物形态研究，高分子结晶原理，结晶过程及各种晶体结构研究，聚合物的热力性质研究，各种凝聚态结构在环境中的演变规律研究。

3、聚合物流体研究。聚合物熔体的流变形为研究，多组分，朵相复杂流体的结构，序态及变化规律，变化过程研究。

4、聚合物成型加工过程中，聚合物流体及最终形成凝聚态的结构、形态的演化规律及控制形态研究。

5、高分子物理研究、物性表征的新仪器，新方法研究。

主要参考文献：

《高分子物理》杨玉良胡汉杰主编2001年出版

《高分子物理发展简史》钱保功王洛礼王霞瑜编著1994年出版