《高分子物理》
高分子物理是高分子材料与工程专业必修的一门专业基础课，是建立在物理化学、高分子化学、固体物理、材料力学等课程之上，是研究高分子材料结构与性能的科学 通过研究高分子各层次的分子运动建立材料微观结构与宏观性能之间的内在联系。主要内容包括高分子的链结构、聚集态结构、高分子溶液、分子运动以及高分子材料的力学性质等。通过本课程的学习学生应掌握高分子的多层次结构、分子运动及主要物理、机械性能的基本概念、基本理论和基本研究方法，为从事高分子材料设计、改性、
加工、应用奠定基础。
课程发展的主要历史沿革
人类对高分子材料的使用, 一直可以追溯到史前时期。丝、棉、麻等天然高分子材料对人类历史发展起到了巨大的推动作用。我国是世界上最早生产和使用蚕丝的国家。从15世纪起，美洲玛雅人开始使用天然橡胶作为容器、雨具等生活用品。从19世纪中叶开始，人类开始理性地使用和开发高分子材料。如1839年Goodyear 发现了天然橡胶的硫化，1869年Hyatt 发明第一种人工合成塑料“赛璐珞”，1887年Chardonnet 用硝化纤维素制得了第一种人造丝，1909年Backeland 制造出第一种完全人工合成的塑料--酚醛树酯。但当时人们并没有认识到所开发、使用的材料的高分子本质。1920年，Staudinger 发表了" 论聚合反应" ，宣告了高分子科学的诞生。至1929年，出现一系列结构明确的、具有工业意义的高分子材料如聚苯乙烯、聚氯乙烯等，从此开创了高分子材料的新世纪。
此后的30年（1930-1960），是高分子科学蓬勃发展、高分子新材料相继问世的年代。单链统计理论、溶胀理论、凝胶理论、橡胶弹性理论、溶液热力学等经典理论都产生于这一时期。二十世纪的60-80年代，是高分子科学的成熟期，爬行理论、半稀溶液理论和标度理论的提出，标志着人们对高分子的认识已进入到一个新的层次。
虽然高分子概念的形成和高分子科学的出现始于20世纪20年代，但“高分子物理”知识体系的系统化形成是在20世纪50年代。以上述理论为基础，高分子物理开始与“高分子化学”分道扬镳，成为一门独立的学科。相应地，高分子的结构、转变与松弛、溶液热力学、橡胶弹性、极限力学性能等内容从“高分子化学”分离出来，成为一门独立的课程。
二十世纪五十年早期，我国的“高分子物理”内容与“高分子化学”在同一门课程中。五十年代末期，我国从苏联引进独立的“高分子物理”课程，全国有若干院校开始设立独立的“高分子物理”课程。这一格局被沿袭至今。
“高分子物理”与“高分子化学”有明确的分工，凡与高分子的合成有关的内容属“高分子化学”，凡与高分子结构与性能有关的属“高分子物理”。这两门课程是“高分子科学与工程”学科的两个最基本的理论课程。
课程基本内容：
1. 高分子链的结构：高分子链的组成和构造，构象。
2. 聚合物的聚集态结构：聚合物的晶态结构，聚合物的非晶态结构，聚合物的液晶态结构，聚合物的取向态结构，高分子合金的织态结构。
3. 高分子溶液：聚合物的溶解，高分子溶液热力学性质，高分子溶液的
相平衡，共混聚合物相容性的热力学，聚合物的浓溶液。
4. 聚合物分子量和分子量分布：聚合物分子量的统计意义，分子量的测
定方法，聚合物分子量分布测定方法。
5. 聚合物的转变与松弛：聚合物分子运动的特点，玻璃化转变，结晶行
为和结晶动力学，结晶热力学。
6. 橡胶弹性：形变类型及物理量，橡胶弹性的热力学分析，橡胶弹性的
统计理论，唯象理论，影响因素，热塑性弹性体
7. 聚合物的粘弹性：粘弹性现象，粘弹性的数学描述，时温等效原理， 粘弹性的研究方法，动态力学谱研究聚合物的分子结构和分子运动。
8. 聚合物的屈服和断裂：聚合物的塑性和屈服，聚合物的断裂和强度及
影响因素。
9. 聚合物的流变性：牛顿流体和非牛顿流体，聚合物的切粘度，聚合物
熔体的弹性表现，拉伸粘度。
10. 聚合物电学性能、热性能、光等性能以及表面与界面性能。
课程内容的重点、难点
1. 高分子链的结构
重点：聚合物的高分子链的组成和构造，高分子链的柔顺性。
难点：聚合物的构型与构象
2. 聚合物的聚集态结构
重点：聚合物的晶态结构，液晶态结构，取向结构
难点：聚合物的结晶形态、结构模型，结晶度和晶粒尺寸；分子结构对
液晶行为的影响
3. 高分子溶液
重点：聚合物的溶解过程，聚合物能力的判定，高分子溶液的相平衡
难点：柔性链高分子溶液的热力学性质
4. 聚合物分子量和分子量分布
重点：聚合物分子量的统计意义
难点：分子量的测定方法，聚合物分子量分布测定方法
5. 聚合物的转变与松弛
重点：聚合物分子运动的特点，玻璃化转变理论及其影响因素 难点：Avrami 方程和球晶生长的线速度方程，结晶热力学
6. 橡胶弹性
重点：橡胶弹性的统计理论，唯象理论，交联与结构的影响，热塑性
弹性体
难点：橡胶弹性的热力学分析
7. 聚合物的粘弹性
重点：聚合物的粘弹性现象，粘弹性的研究方法，动态力学谱研究聚合
物的分子结构和分子运动
难点：聚合物粘弹性的力学模型，时温等效原理
8. 聚合物的屈服和断裂
重点：聚合物的应力-应变曲线，聚合物的屈服判据，聚合物的断裂和
强度及影响因素
难点：聚合物的断裂理论
9. 聚合物的流变性
重点：聚合物的粘性流动，聚合物切粘度的影响因素，聚合物熔体的弹
性表现
难点：聚合物切粘度影响因素的分子解释
基本要求
1. 正确理解下列基本概念和它们之间的内在联系：
构型与构象；高分子的链柔性和高斯链；晶体结构的基本概念；液晶与取向；旋节线机理与成核生长机理；分子量与分子量分布；普适校正曲线；粘度的表示方法；聚合物的转变与松弛；UCST 和LCST ；高分子电解质；凝胶和冻胶；特性粘度和表观粘度；第二维利系数；聚合物分子运动的特点；松弛时间和高聚物的次级松驰；玻璃化温度和高聚物的粘流温度；次级松弛和物理老化；法向应力效应；Avrami 指数；应力松弛和蠕变；时温等效原理和位移因子；滞后现象和力学损耗；高弹形变和强迫高弹形变；高聚物的介电系数和介电损耗；屈服应力和冷拉；脆化温度；银纹和剪切
屈服；剪切流动和拉伸流动。
2. 正确理解下列概念：
晶体和溶液中的构象，晶态结构、非晶态结构的结构模型，相分离的热力学和动力学，聚合物分子量的统计意义，唯象理论，聚合物的电、热、光以及其它性能；重点掌握高分子链的构象统计，高分子溶液的晶格理论和稀溶液理论，玻璃化转变理论，结晶动力学和热力学，橡胶弹性的热力学分析及统计理论，聚合物的断裂理论，粘弹性的数学描述及其温度依赖性。
3. 牢固掌握聚合物结构与性能之间的关系：
聚合物结构与聚合物链柔性的关系，结构与聚合物液晶行为的关系，分子结构对聚合物玻璃化转变温度、粘流温度的影响扩调节途径，聚合物熔点和结晶速度的影响因素，聚合物结构对聚合物粘弹行为的影响及调节方法，聚合物的塑料与屈服，聚合物熔体的弹性表现，聚合物结构对其强度、韧性、流变性能、电学性能、光学性能、热性能等基本性能的影响以及提
高聚合物性能的因素。
4．熟练运用下列测试方法：
聚合物晶态结构、液晶态结构、取向结构的测定方法；聚合物分子量及其分子量分布的测定方法，玻璃化转变温度、熔点的测定方法；粘弹性的
研究方法，力学性的测试表征；聚合物熔体切粘度的测定方法；聚合物电、
热、光、表面与界面性能的测定方法。
5． 了解新型的高分子技术：
高分子液晶，高分子合金的形态结构；聚合物的增塑、溶液纺丝、凝胶与
冻胶；热塑性弹性体等。
考核方式：该课程采用闭卷考试和平时成绩相结合的方式进行考核。其中
闭卷考试80%，平时成绩20%。
参考书籍
高分子物理，何曼君等，复旦大学出版社，（第三版）， 2006年 An introduction to polymer physics（英文影印版），David I. Bower, 化学工
业出版社，2004年
Polymer Science and Technology, Joel R. Fried, 2nd Edition, 2003
高分子物理，金日光，华幼卿主编，化学工业出版社，（第三版），2007
年