軟物質(zhì)導(dǎo)論

前言

對(duì)交叉學(xué)科的研究是目前科學(xué)研究的主要趨勢(shì)，傳統(tǒng)意義上的物理學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)和生物學(xué)等學(xué)科之間的邊界正在相互交融，科學(xué)研究中涉及的知識(shí)面也越來(lái)越寬。在這樣的大趨勢(shì)下，逐漸產(chǎn)生了一些新的交叉學(xué)科。軟物質(zhì)科學(xué)就是一個(gè)典型的交叉學(xué)科，包括了聚合物、膠體、乳液、兩親分子、表面活性劑、膜、液晶和生物材料等，涵蓋了化學(xué)與物理學(xué)的重要基礎(chǔ)知識(shí)，有助于化學(xué)、物理學(xué)和材料學(xué)的研究者們了解在研究工作中可能涉及的一些與生物體系有關(guān)的現(xiàn)象。我是在2002年閱讀了本書(shū)的第一版，深感拓寬了自己的知識(shí)面。了解到本專業(yè)以外的一些知識(shí)，對(duì)于自己的研究工作很有幫助，就此產(chǎn)生了翻譯此書(shū)的愿望。最近，國(guó)內(nèi)的一些重要的研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)將軟物質(zhì)列為重點(diǎn)研究方向，國(guó)家自然科學(xué)基金委也召開(kāi)了跨學(xué)部的軟物質(zhì)戰(zhàn)略討論會(huì)。英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)已經(jīng)發(fā)行了soft Matter。的學(xué)術(shù)期刊，一些國(guó)際著名的學(xué)術(shù)期刊也設(shè)立了與軟物質(zhì)有關(guān)的專欄，比如Phrsical Review Letters就設(shè)立了Son Matter，Biological，and Interdisciplinary Physics的欄目。我希望通過(guò)翻譯此書(shū)，能對(duì)目前正在或者今后將要在這一領(lǐng)域里從事研究工作的同行們有所幫助。軟物質(zhì)涉及的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，包括結(jié)構(gòu)和包裝材料、泡沫材料、黏合劑、洗滌劑、化妝品、涂料、食品添加劑和生物材料。顯然，軟材料的廣泛應(yīng)用是這門交叉學(xué)科能夠蓬勃發(fā)展的動(dòng)力之一。本書(shū)的讀者群不僅僅是化學(xué)和材料學(xué)的學(xué)生、科研和工程人員，也包括物理學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域的學(xué)生和研究人員。通過(guò)閱讀本書(shū)，具有不同學(xué)科背景的科研和工程人員可以從不同的角度理解該領(lǐng)域的基本知識(shí)，同時(shí)了解具有與自己背景不同的科研和工程人員如何從事軟物質(zhì)研究。相對(duì)于市場(chǎng)上該領(lǐng)域的其他書(shū)而言，本書(shū)是一本教科書(shū)，有更廣泛的讀者群，也更加適合期望拓寬知識(shí)面的“初學(xué)者”。在將本書(shū)翻譯成中文的過(guò)程中，得到了高等教育出版社的柳麗麗和其他編輯們的幫助和支持，在此深表感謝。同時(shí)，也感謝家人的理解和支持。

內(nèi)容概要

本書(shū)是軟物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域的第一本教科書(shū)，核心內(nèi)容包括了聚合物、膠體、兩親分子、液晶和生物材料的重要知識(shí)，也介紹了它們作為軟材料的廣泛應(yīng)用。在考慮到這些軟材料擁有的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)性質(zhì)的基礎(chǔ)上，本書(shū)不僅從化學(xué)、物理學(xué)和材料科學(xué)，也從生物學(xué)、生物化學(xué)和生物工程汲取了知識(shí)，突顯了軟物質(zhì)科學(xué)跨學(xué)科的特點(diǎn)。　　本書(shū)可作為化學(xué)、物理學(xué)、材料科學(xué)、生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)和藥學(xué)等專業(yè)的大學(xué)高年級(jí)學(xué)生、研究生及科研人員的教學(xué)參考書(shū)，也可為本領(lǐng)域各類課題的短訓(xùn)班所采用。同時(shí)，在不同學(xué)科領(lǐng)域工作的科研和工程人員，可以通過(guò)閱讀本書(shū)了解軟物質(zhì)領(lǐng)域的基本知識(shí)，拓寬知識(shí)面。

作者簡(jiǎn)介

作者：（英國(guó)）哈姆利（Ian W.Hamley） 譯者：王維

書(shū)籍目錄

第1章　緒言　1.1　前言　1.2　分子間相互作用　1.3　結(jié)構(gòu)組織　1.4　動(dòng)力學(xué)　1.5　相變　1.6　序參量　1.7　標(biāo)度律　1.8　多分散性　1.9　研究軟物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)　　1.9.1　顯微鏡　　1.9.2　散射方法　　1.9.3　流變方法　　1.9.4　光譜方法　　1.9.5　量熱法　　1.9.6　表面結(jié)構(gòu)探針　1.10　計(jì)算機(jī)模擬　　1.10.1　蒙特卡羅方法　　1.10.2　分子動(dòng)力學(xué)方法　　1.10.3　布朗動(dòng)力學(xué)方法　　1.10.4　介觀方法　補(bǔ)充讀物第2章　聚合物　2.1　前言　2.2　合成　2.3　高分子鏈的構(gòu)象　　2.3.1　異構(gòu)體　　2.3.2　分子尺寸　　2.3.3　立構(gòu)規(guī)整性　　2.3.4　鏈構(gòu)造　2.4　表征　　2.4.1　摩爾質(zhì)量及其分布　　2.4.2　化學(xué)成分及微觀結(jié)構(gòu)　　2.4.3　散射方法　　2.4.4　流變學(xué)　2.5　聚合物溶液　　2.5.1　溶劑性質(zhì)：良溶劑、不良溶劑和0溶劑　　2.5.2　濃度區(qū)域　　2.5.3　溶液中線團(tuán)尺寸的測(cè)量　　2.5.4　線團(tuán)一球轉(zhuǎn)變　　2.5.5　凝膠化　　2.5.6　Flory-Huggins理論　　2.5.7　臨界溶液溫度　2.6　元定形聚合物　　2.6.1　構(gòu)象　　2.6.2　黏彈性　　2.6.3　動(dòng)力學(xué)　　2.6.4　玻璃化轉(zhuǎn)變　2.7　結(jié)晶聚合物　　2.7.1　熔體和溶液結(jié)晶　　2.7.2　結(jié)晶聚合物的多層次結(jié)構(gòu)　　2.7.3　研究結(jié)晶聚合物和結(jié)晶過(guò)程的方法　　2.7.4　聚合物晶體的生長(zhǎng)　　2.7.5　熔融過(guò)程　　2.7.6　結(jié)晶動(dòng)理學(xué)　　2.7.7　聚合物結(jié)晶的理論　2.8　塑料　2.9　橡膠　2.10　纖維　2.11　聚合物共混物和嵌段共聚物　2.12　樹(shù)枝狀和超支化聚合物　2.13　聚電解質(zhì)　……第3章　膠體第4章　兩親分子第5章　液晶第6章　生物軟物質(zhì)問(wèn)題答案索引

章節(jié)摘錄

插圖：現(xiàn)在談?wù)勗诙坛膛懦夥肿娱g相互作用基礎(chǔ)上的向列相的理論。我們首先考慮0nsager模型。這一理論已用于描述在棒狀大分子溶液里形成的向列的有序性，如煙草花葉病毒或聚（γ-芐基、-L-谷氨酸）。在這里，從一個(gè)硬棒被另一個(gè)硬棒排除的體積計(jì)算取向分布。該理論假定硬棒不能互相滲透。如果棒的長(zhǎng)度記為L(zhǎng)，直徑記為D，假設(shè)體積分?jǐn)?shù)咖：c×1/2πLD。（c為濃度）遠(yuǎn)小于1，而棒很長(zhǎng)，L>>D。發(fā)現(xiàn)當(dāng)體積分?jǐn)?shù)高于φ4.5 D／L時(shí)存在向列液晶相。Onsager理論預(yù)測(cè)了在各向同性相一向列相的相變點(diǎn)，密度和序參量P的跳躍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熱致液晶里觀察到的跳躍。這是一個(gè)非熱模式，就像相變密度的變化那樣是溫度無(wú)關(guān)的。由于這些原因，熱致液晶已經(jīng)被證明是非常不成功的，而（熱的）Maier-Saupe理論及其擴(kuò)展是更為合適的。尚未證明能夠開(kāi)發(fā)一般的分析液態(tài)晶體的硬核模型，就像正常液體那樣。相反，計(jì)算機(jī)模擬已經(jīng)發(fā)揮了擴(kuò)大我們對(duì)硬粒子相行為理解的重要作用。據(jù)發(fā)現(xiàn)，在比例L／D>2.5（棒狀分子）或L／D

媒體關(guān)注與評(píng)論

“一本適時(shí)的、簡(jiǎn)明的軟物質(zhì)領(lǐng)域的教科書(shū)，適合于本科生、研究生及該領(lǐng)域的科研人員。”　　——Advanced Materials“本書(shū)以易于跟進(jìn)的方式撰寫(xiě)，很好地使用類推法和比較法來(lái)論述一些十分復(fù)雜的主題”　　——Chemistry in Britairl

編輯推薦

《軟物質(zhì)導(dǎo)論:合成和生物自組裝材料(修訂版)》編輯推薦：軟物質(zhì)材料包括聚合物、膠體、乳液、兩親分子、表面活性劑、膜、液晶和生物材料等。雖然這些材料表面上很不同，但是它們具有介于晶體固體與簡(jiǎn)單分子液體和氣體之間的共同的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)上的特性。軟物質(zhì)是一個(gè)跨學(xué)科的課題，涉及學(xué)科廣泛，不僅包括物理學(xué)、化學(xué)和材料科學(xué)，也包括生物學(xué)、生物化學(xué)和工程科學(xué)。它們的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，涉及了結(jié)構(gòu)和包裝材料、泡沫材料、黏合劑、洗滌劑、化妝品、涂料、食品添加劑和生物材料等諸多領(lǐng)域。

名人推薦

“一本適時(shí)的、簡(jiǎn)明的軟物質(zhì)領(lǐng)域的教科書(shū)，適合于本科生、研究生及該領(lǐng)域的科研人員?！?——Advanced Materials “本書(shū)以易于跟進(jìn)的方式撰寫(xiě)，很好地使用類推法和比較法來(lái)論述一些十分復(fù)雜的主題” ——Chemistry in Britain

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