一、考试科目

《子物理》的主要内容是阐述子材料的结构与性能之间的关系, 它与子材料的设计、合成、改性、成型加工和实际应用等都具有非常密切的关系, 是子等相关专业的最重要的专业基础课之一。 本科目要求学生掌握子材料的结构与性能之间的内在联系及其规律,对涉及子物理的现象及原理能予以解释和阐述，为后续的高聚物成型加工工艺等专业课程打下坚实的基础。

二、基本内容与考试要求

1.子链的结构

基本内容：

( 1 )单个子链的基本化学结构;

( 2 )构型的概念;

( 3 )构象的概念;

( 4 )子链的柔顺性的概念及主要影响因素;

( 5 )均方末端距的几何计算法;

( 6 )子链柔顺性的表征;

( 7 )晶体和溶液中的构象;

( 8 )一般了解蠕虫状链;

考试要求：

( 1 )掌握单个子链的基本化学结构及构造，子链的构型;

( 2 )理解当分子链的组成、构型、构造不同时，子材料的性能会有很大差别。

( 3 )掌握子链的构象、柔顺性和链段的概念，以及柔顺性的影响因素。

重点难点：子的构型与构象之间的区别，子的构象与柔顺性及其表征。

2.子的聚集态结构

基本内容：

( 1 )内聚能密度的概念;

( 2 )晶体结构的基本概念;

( 3 )各种结晶形态和形成条件;

( 4 )聚合物晶态结构模型;

( 5 )结晶度及其测定方法;

( 6 )非晶态结构模型( Yeh 两相球粒模型和 Flory 无规线团模型);

( 7 )液晶态的基本概念;

( 8 )液晶的结构特征和形成条件;

( 9 )液晶的特性和应用;

( 10 )聚合物的取向现象、取向机理、取向度的表征和应用;

( 11 )子合金的概念、相容性和组分含量与织态结构的关系;

( 12 )非相容子合金的增容方法和相容性表征;

考试要求：

( 1 )了解内聚能密度、晶体结构的基本概念;

( 2 )掌握聚合物非晶态和晶态结构特征，取向的概念及其对性能的影响;

( 3 )了解结晶度概念及其测定方法，晶态结构和非晶态结构的模型;

( 4 )了解子共混物和复合材料的织态结构、子液晶的结构，理解各种结构对性能的影响。

重点难点： 聚合物非晶态和晶态结构特征，取向、液晶态的概念及其对性能的影响。

3.子溶液

基本内容：

( 1 )聚合物的溶解过程;

( 2 )溶剂的选择原则;

( 3 )溶解度参数的概念和测定;

( 4 )Flory—Huggins 晶格模型理论的基本假设和子溶液热力学相关的基本公式;

( 5 )相互作用参数和第二维力系数(A2)的物理意义;

( 6 )q溶液的含义和 q 条件;

( 7 )渗透压的概念及公式的应用;

( 8 )子浓溶液在聚合物增塑和溶液纺丝中的应用;

( 9 )溶胶与冻胶的概念;

( 10 )了解聚电解质溶液的特点和基本应用;

考试要求：

( 1 )了解不同聚合物的溶解过程差异;

( 2 )掌握溶度参数概念及溶剂选择的规律、增塑作用。

( 3 )掌握从 Flory—Huggins 晶格模型理论出发，所推导出的子溶液混合过程的混合热、混合熵、混合自由能和化学位与小分子理想溶液的差别及产生差别的原因;

( 4 )理解何为 Ɵ 溶液，相分离及其机理;

( 5 )了解浓溶液的重要特点及聚电解质的特点与应用。

重点难点： 溶度参数概念及溶剂选择的规律，子溶液热力学相关的基本公式

4.高聚物的分子量和分子量分布

基本内容：

( 1 )各种平均分子量的统计意义和表达式;

( 2 )分子量分布宽度的表示方法(多分散系数、多分散指数、微分分布曲线、积分分布曲线);

( 3 )端基分析法、气相渗透法、粘度法测分子量的基本原理、基本公式、测试方法、所测分子量的为哪一种平均分子量和分子量范围;

( 4 )聚合物的沉淀与溶解分级方法、原理，画出积分分布曲线和微分分布曲线;

( 5 )GPC 的分离机理、实验方法、数据处理;

考试要求：

( 1 )了解高聚物分子量的统计意义及分子量分布的表示方法。

( 2 )掌握应用子溶液性质测定分子量及分布的基本原理和基本方法 ( 膜渗透压法、光散射法、粘度法和凝胶渗透色谱法，及溶解度分级 )

重点难点：各种统计平均分子量和分子量分布的表达式、表示方法及测量手段; GPC 测量分子量及分子量分布的方法和原理。

5.聚合物的转变与松弛

基本内容：

( 1 )聚合物分子热运动的主要特点;

( 2 )模量(或形变) — 温度曲线上的各种力学状态和转变所对应的分子运动情况;

( 3 )玻璃化转变的现象、自由体积理论，一般了解热力学和动力学理论;

( 4 )玻璃化温度的测定方法和影响因素及调节;

( 5 )聚合物的分子结构和结晶能力的关系;

( 6 )等温结晶动力学方程和应用;

( 7 )结晶聚合物的熔融过程的特点和熔点的影响因素;

考试要求：

( 1 )了解聚合物分子热运动的主要特点;

( 2 )理解模量(或形变) — 温度曲线上的各种力学状态和转变所对应的分子运动情况;

( 3 )掌握玻璃化转变的现象、自由体积理论，以及玻璃化温度的测定方法和影响因素及调节;

( 4 )理解分子结构和结晶能力的关系;等温结晶动力学方程和应用;结晶聚合物的熔融过程的特点和熔点的影响因素。

重点难点：掌握玻璃化转变过程中所对应的自由体积理论、玻璃化温度、玻璃化温度的测定方法及影响因素和调节手段; 分子运动与分子结构和力学状态之间的关系。

6.橡胶弹性

基本内容：

( 1 )橡胶弹性的特点;

( 2 )通过热力学分析掌握橡胶弹性的本质;

( 3 )橡胶状态方程及一般修正;

( 4 )橡胶和热塑性弹性体结构与性能关系;

考试要求：

( 1 )了解橡胶弹性的特点;

( 2 )掌握橡胶弹性本质及在受力状态下的应力、应变、温度和分子结构之间相互关系。

重点难点：掌握橡胶弹性本质及在受力状态下的应力、应变、温度和分子结构之间相互关系。

7.聚合物的粘弹性

基本内容：

( 1 )聚合物的粘弹性现象和分子机理(包括蠕变现象、应力松弛现象、滞后现象、力学损耗);

( 2 )粘弹性的力学模型理论( Maxwell 模型、 Kelvin 模型和多元件模型);

( 3 )松弛时间谱和推迟时间谱的物理意义;

( 4 ) Boltzmann 叠加原理及应用;

( 5 )时温等效原理( WLF 方程)及应用;

( 6 )测定高聚物粘弹性的实验方法;

( 7 )掌握储能模量、损耗模量、损耗角正切、对数减量之间关系;

( 8 )建立分子运动与动态力学谱之间的关系;

考试要求：

( 1 )掌握聚合物的粘弹性现象和分子机理;测定高聚物粘弹性的实验方法;

( 2 )了解粘弹性的力学模型理论分子理论

( 3 )掌握时温等效原理( WLF 方程)及应用;

( 4 )理解储能模量、损耗模量、损耗角正切、对数减量之间关系。

重点难点：聚合物材料在受力情况下所产生的各种粘弹性现象、分子运动机理、力学模型及数学描述;时温等效原理及其应用

8.聚合物的屈服和断裂

基本内容：

( 1 )聚合物应力 — 应变曲线、从该曲线所能获得的重要信息，以及各种因素对应力 — 应变曲线影响;

( 2 )屈服现象和机理，银纹、剪切带的概念，了解屈服判据;

( 3 )聚合物的强度、韧性和疲劳等概念;

( 4 )格理非斯的脆性断裂理论;

( 5 )聚合物强度的影响因素、增强方法和增强机理;

( 6 )聚合物韧性的影响因素、增韧方法和增韧机理;

考试要求：

( 1 )掌握聚合物应力 — 应变曲线、从该曲线所能获得的重要信息，以及各种因素对应力 — 应变曲线影响;

( 2 )理解屈服现象和机理，银纹、剪切带的概念，了解屈服判据;

( 3 )掌握韧性和强度的影响 因素及增韧、增强方法和机理。

重点难点： 会从聚合物应力 —— 应变曲线获取信息，掌握屈服和断裂现象及其机理、韧性和强度的影响 因素及增韧、增强方法和机理。

9.聚合物的流变性

基本内容：

( 1 )聚合物粘性流动的特点;

( 2 )非牛顿流体的概念和种类及产生的原因;

( 3 )聚合物熔体剪切粘度的主要测定方法;

( 4 )影响高聚物熔体剪切粘度的因素;

( 5 )聚合物熔体的弹性现象和原因;

( 6 )一般了解拉伸流动;

考试要求：

( 1 )了解聚合物粘性流动的特点;

( 2 )理解非牛顿流体的概念和种类及产生的原因;

( 3 )掌握影响高聚物熔体剪切粘度的因素，聚合物熔体的弹性现象和原因。

重点难点： 掌握由于聚合物是长链大分子所带来的流动特征与小分子的不同，重点学习粘度的影响因素及改善加工流动性的方法。

三、参考书

1.华幼卿，金日光 主编 . 子物理(第四版) . 北京：化学工业出版社， 2013

2.金日光，华幼卿 主编 . 子物理(第三版) . 北京：化学工业出版社， 2007

3.马德柱，何平笙，徐种德，周漪琴 . 高聚物的结构与性能 . 北京：科学出版社， 2004