聚合物性能与结构 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

本书从材料科学与工程的视角出发，以高模量、高强度、高韧性、耐高温聚合物材料以及第四代聚合物(导电聚合物)为对象，结合诸多实例讨论了聚合物性能、结构、应用之间的关联。具体涉及聚合物材料的模量、屈服、强度、增韧、增强，以及电子导电聚合物、聚合物导电复合材料和离子导电聚合物等内容。 本书注重理论和实际的结合。在理论内容方面着重于物理、化学和材料学角度的讨论，而不纠缠于烦琐的数学推导； 在实际应用方面介绍了多种新型聚合物在多类新技术和新材料中的应用情况。 本书可作为高分子、化学、化工、材料等专业的研究生教材，也可作为相关专业的研发、设计和技术人员的参考读物。

第1篇聚合物力学性能及其与结构应用的关联

1模量

1.1平行于链轴方向的模量计算

1.1.1依据价键力场的Treloar计算方法

1.1.2依据准一维链力场的量子化学从头计算方法

1.1.3聚合物晶体模量与结构关系的分子理论

1.1.4凝胶纺丝超高相对分子量聚乙烯纤维的实际模量

1.2聚合物晶体的三维弹性常数

1.2.1应力状态

1.2.2广义胡克定律与弹性常数张量

1.2.3聚合物晶体三维弹性常数的计算方法

1.2.4具有三维高模量的新型聚合物晶体的分子设计

参考文献

2屈服

2.1均相玻璃态聚合物的屈服行为

2.1.1屈服应力对温度和应变速率的依赖性

2.1.2Eyring固态流动模型

2.1.3ReeEyring模型

2.1.4FotheringhamCherry协同模型及其屈服应力表达式

2.1.5聚合物的β力学松弛与材料屈服的关系

2.2聚合物在多维应力作用下的屈服判据

2.2.1聚合物在多维应力作用下屈服的特点

2.2.2具有压力依赖性的聚合物屈服判据

2.3半晶与非均相聚合物的二次屈服行为

2.3.1半晶聚合物的二次屈服行为

2.3.2非均相聚合物的二次屈服行为

参考文献

3断裂

3.1与聚合物材料断裂相关的基本概念与基本理论

3.1.1裂纹类型

3.1.2断裂行为分类

3.1.3脆韧转变

3.1.4缺口敏感性

3.1.5Griffith理论

3.2线弹性断裂力学基本理论及其在聚合物中的应用

3.2.1裂纹扩展的应变能释放率和吸收能量率及其在聚合物中的应用

3.2.2应力场强度因子与断裂韧性及其在聚合物中的应用

3.3弹塑性断裂力学基本理论及其在聚合物中的应用

3.3.1裂纹张开位移(CTOD)及其在聚合物中的应用

3.3.2J积分理论及其在聚合物中的应用

3.3.3基本断裂功(EWF)及其在聚合物中的应用

3.4聚合物材料的断口形貌

3.4.1聚合物材料断口形貌的一般特征

3.4.2聚合物材料断口形貌研究实例

参考文献

4增韧

4.1增塑剂增韧聚合物

4.2橡胶颗粒增韧聚合物及其增韧机制

4.2.1橡胶颗粒增韧聚合物实例

4.2.2多重银纹机制

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前言

现在，人们正在通过加速科学的发展和技术的创新来促进实体经济的更新换代，并以此作为复苏和振兴全球经济的一个突破口。与数字化、信息化、高速化、遥控化、精准化、智能化和清洁化相关的科学技术领域的发展正在推动着航空航天、清洁能源、信息技术、生物技术、网络产业、高速交通、医疗仪器和武器装备等产业的快速更新。这对科学技术的发展提出了更高的要求，带来了更多的新机遇和新挑战。

新技术的开发总需要以新材料作为载体和依托。具有千变万化特点的聚合物材料，显然在这方面有着很大的优势。在聚合物新材料的开发中，对高模量、高强度、高韧性、耐高温材料和第四代聚合物——导电聚合物的研发尤其为人们所重视。所以本书选择力学性能和导电性能这两个方面来展开讨论。

当代科技和各种产业的发展，常常是先构思出一些崭新的应用模式和要求(如新型手机、第五代战斗机和新型无人潜艇等)，再对产品提出各种具体的技术指标，随即又对制造产品的材料提出各种技术要求，其后就是科技人员通过材料设计和分子设计开发出能够满足新产品要求的新材料，所以对材料的性能、结构与应用之间关联性的研究十分重要。本书从聚合物的力学性能和导电性能着手，展开聚合物性能、结构、应用方面的讨论，并从材料科学与工程的视角出发进行编写。

具体来说，在“模量”一章中，既讨论了聚合物模量的特点、理论模量的计算方法、实际模量与理论模量的差距，还探讨了具有三维高模量的新型聚合物晶体的分子设计思路。

在“屈服”一章中，除了讨论通常的屈服行为、屈服判据以外，还分析了聚合物屈服的特点、原因。特别是介绍了近期人们所关注的聚合物二次屈服行为，以及聚合物的结构与二次屈服的关联。

在“断裂”一章中，除了介绍裂纹类型、断裂行为、脆韧转变、缺口敏感性、线弹性断裂力学和弹塑性断裂力学，评价一般材料断裂特性的参量的应用外，还讨论了界面结合强度的影响，以及聚合物在不同方式断裂时的断口形貌特征。

在“增韧”一章中，讨论了增韧方法、增韧机制、增韧效果和增韧实例，尤其是在讨论增韧机制时，以适当的插图来形象化地表达增韧的机制。

在“增强”一章中，除了讨论增强剂的类型、增强剂的组合形态、基体聚合物的分子结构及聚集体结构以及基体与增强剂的界面对复合材料强度的影响外，还介绍了一些理论模型和多个应用实例。

在“电子导电聚合物”一章中，除了讨论电子导电聚合物的结构特点、掺杂特点，以及由孤子与极化子等作为载流子的聚合物导电机理外，还结合文献和我们的研究工作讨论了导电聚合物在固体电容器、超级电容器、发光二极管及光伏电池中的应用和特点，并配以适当的插图来作形象的说明。

在“聚合物导电复合材料”一章中，除了讨论逾渗理论、影响因素、定量模型外，还结合文献和我们的研究工作讨论了PTC效应、NTC效应，以及近年来受到关注的双重逾渗、混杂逾渗和双重PTC效应。

在“离子导电聚合物”一章中，除了讨论离子导电聚合物、质子交换膜和聚合物电解质外，还结合文献和我们的研究工作讨论了它们在甲醇燃料电池和锂离子电池中的应用。

本书的第1~7章和第8章的8.1~8.4节、8.5.1~8.5.4节由周啸编著，8.5.5节由对锂离子电池从事近20年研究工作的何向明编著，全书由周啸进行架构的统筹和内容的贯通。

书中的不妥之处，望得到读者的指正。

周啸何向明2015年4月 于北京 清华园