同济大学功能高分子材料(1)

基于超支化聚合物的单分子胶束的研究进展蔡相宇,杨正龙,万德成3(同济大学材料学院功能高分子研究所,上海　200092) 摘要:近年来,单分子胶束Π粒子(Unim olecular micelle:UI M)引起了人们的极大兴趣,这是由于通过对核和壳的化学设计,粒子的溶解性、生物相容性、刺激响应性、与基质的相互作用等都可得到改进,粒子还可以包裹多种客体。

相对于自组装法而言,超支化聚合物法在合成UI M方面具有某些独有的特征,主要表现在:(1)UI M的尺寸主要由超支化聚合物决定,从而具有相当的可预见性;(2)可以大规模、高浓度合成UI M;(3)对聚合物的亲水性没有要求,可以利用的聚合物非常广泛,核2壳结构更为丰富;(4)产品可以以任何形式存在。

本文在简要比较以自组装法和超支化聚合物法合成UI M的基础上,主要介绍了以超支化聚合物(特别是超支化聚甘油醚(PG))为支架合成各种核2壳聚合物及其应用。

以长链小分子或聚合物改性的PG可以用作纳米胶囊,也可以作为纳米模板来合成各种无机粒子,而后者显示出量子限制效应和模板效应。

特别地,一种全亲水壳交联的、刺激响应的粒子的合成显示了超支化聚合物法在合成复杂UI M方面的优势。

总之,超支化聚合物法提供了巨大的核2壳结构分子设计空间,为合成功能集成粒子提供了更多机会。

关键词:单分子胶束;超支化聚合物;纳米胶囊;分子设计;自组装引言法国科学家Lehn曾形象地将原子、分子和超分子比作语言中的字母、单词和句子,预示了超分子化学的巨大发展前景[1]。

单分子胶束在主2客体化学和超分子化学领域扮演了极其重要的角色,这与其分子特有的拓扑结构及其所提供的分子设计空间密切相关。

单分子胶束可以作为纳米反应器、药物储藏库和催化剂载体等。

客体分子可以通过拓扑匹配作用、氢键作用、静电力、范德华力、金属2配体等作用而被胶囊化。

考虑到客体分子的几何特征和电子特征的多样性,对单分子胶束的核的化学结构进行相应的分子设计是十分必要的。

821材料科学基础大纲详解本课程主要考察考生对材料科学的基础理论和专业知识的掌握程度，以及运用这些理论和知识解决实际问题的能力。

同时还将考察考生对常规材料表征技术的掌握程度和应用能力。

考查的知识要点包括以下内容:(1)材料及材料科学的含义:材料及材料的基本要素和相互之间的关系、材料的结构层次及材料结构与性能的关系、材料选择的基本原理;(2)材料的原子结构与分子结构:原子结构、原子间的键合、材料的化学组成和结构对性能的影响、高分子链的近程结构与远程结构:(3)固体材料结构基础:晶体的基本特性、晶体的结构特征(空间点阵和晶胞、晶向指数和晶面指数)、配位数和配位多面体、金属的晶体结构、离子晶体结构、共价晶体结构、高分子凝聚态结构(晶态结构、非晶态结构、取向结构)、非晶态的形成及结构特征、固体材料能带结构的基础知识(导体、半导体、绝缘体)及与性能之间的关系;(4)晶体的结构缺陷:缺陷分类、点缺陷的形成、位错的基本类型和特征、晶体结构缺陷对材料性能的影响;(5)材料的相结构与相变:相的定义、相结构、固溶体的概念及特点、相变的定义、相变的分类(按结构分类、按热力学分类、按相变方式分类、按原子迁移特征分类)、结晶的基本规律与条件:热力学条件、动力学条件(成核-长大机理);(6)高分子材料中的分子链运动:高分子链的内旋转及柔顺性的本质和影响因素，高分子材料的三种力学状态(玻璃态、高弹态及粘流态)、玻璃化转变温度;(7)金属材料、无机非金属材料、高分子材料及复合材料的结构特征、性能特点及其应用分析;(8)常规材料表征技术及应用:XRD、TEM、SEM、IR、DSC的工作原理、影响这些表征技术的主要因素及在材料研究中的应用。


考试题型: 专业术语或基本概念的解释、简答题、论述或辨析题、综合分析题等。

同济大学材料学院材料学专业——2007年真题及解析科目一：代码：821 科目名称：材料研究方法北京万学教育科技有限公司考试年份：2007招生专业：材料学研究方向：01高性能水泥基材料02智能材料03新型建筑材料04生态环境材料05无机功能材料06高分子功能材料07高分子材料改性08生物医用材料09金属功能材料10纳米材料11材料体系分析与建模方法一、真题1．电子束轰击到固体样品表面会产生哪些主要物理信号？研究材料的表面形貌一般收集哪种物理信号？并说明其衬度原理研究材料表面元素分原布状况应收集哪些信息，并收明其衬度理。

2．简述DSC的种类和定量热分析原理，举例说明其在材料研究领域的应用。

3．请详述电子衍射和X射线衍射的异同点。

4．请说述电子探针中波谱的原理和应用，并简述波谱与能谱在应用方面的异同。

5．写出布拉格方程，分析物质产生X衍射的充要条件，简述X射线粉末衍射物相鉴定过程。

请说明样品制备对物相鉴定的影响。

6．简述特征X射线的产生，性质和应用。

7．简述红外光谱用于分子结构分析的基础，说明其应用。

8．采用何种手段可以研究高分子材料的结晶。

9．聚合物的填充改性及共混是高分子材料改的常用手段，如何研究无机填充材料在高聚物基体中的分布情况？如何研究共混物中各相的形态？第 1 页共10 页10．核磁共振谱中不同质子产生不同化学位移的根本原因是什么？化学位移的主要影响因素有哪些？核磁共振谱中的信号强度可以提供何种信息？11．请详细描述金相试样的制备过程，并画出碳马氏体和高碳马氏体的组织示意图，解释其区别。

12．举例说明透射电镜在金属材料研究方面的应用，说明其原理。

13．制备金属材料透射电子显微镜试样时一般采用双喷法制样，请详述其原理。

14．请详述多晶，非晶，纳米晶体材料在透射电子显微镜选区稍微图像中的区别。

15．拟定方案，解决玻璃体内夹杂物的鉴定。

16．采用合适的现代技术表征法分析硅酸盐水泥水化进程，请简要评述你给出的方法。

06部分二、解析1.试阐述红外光谱分析的基础以及应用。

参考答案：红外光谱是由于分子振动能级的跃迁（同时伴随转动能级跃迁）而产生的物质能吸收红外光谱应满足两个条件：1.辐射应具有刚好恩那个满足物质跃迁时所需的能量；2.辐射与物质之间有相互作用（2）辐射与物质之间有相互作用，分子的偶极距必须发生变化的振动，分子振动的形式：1．伸缩振动ａ．对称伸缩振动ｂ．反对称伸缩振动2．变形和弯曲伸缩振动ａ．面内变形剪式振动面内摇摆振动ｂ．面外变形面外摇摆振动扭曲变形掘动红外光谱振动吸收带的类型：（１）Ｘ－Ｈ伸缩振动区（２）叁键和累积双键区（３）双键伸缩振动区（４）Ｘ－Ｙ伸缩振动区和Ｘ－Ｈ变形振动区红外光谱的应用：定性分析 1 试样的分离与精制 2. 了解与试样性质有关的其他方面的因素 3. 图谱的解析定量分析试题解析：1）知识点：红外光谱的基础与应用2）答题思路：综合两方面信息进行解答3）历年考频：此考点在近五年中共出现3次，分别为：04.06，07年.2.什么是斯托克斯线、反斯托克斯线，试说明拉曼光谱与红外光谱是互补的。

参考答案：在拉曼散射中，若光子把一部分能量传递给样品分子，得到的散射光能量减少，在垂直方向测量到的散射光中，可检测一定频率的线，称为斯托克斯线。

反之，如果分子处于激发态，与光子发生非弹性碰撞就会释放能量而回到基态，得到反斯托克斯线。

1.拉曼光谱是一个散射过程，因此任何尺寸、形状、透明度的样品，只要能被激光照到，就可以直接进行测量，极微量的样品都可以照射到。

2. 水是极性很强的分子，因而其红外吸收非常强烈。

但水的拉曼反射却极微弱。

3.对于聚合物及其他分子，拉曼散射的选择定则限制较小，因而可以得到更丰富的谱带。

试题解析：1）知识点：拉曼光谱的基本知识2）答题思路：简述概念知识3）历年考频：此考点在近五年中共出现1次，分别为：06年。

3. 请说明下列图谱所代表聚合物的性质特征。

参考答案：谱带分析在新大纲中取消4. 请阐述电子与固体物质相互作用时产生的各种电子信号那些信号可以用于晶体研究？参考答案：1.背散射电子2. 二次电子3. 吸收电子4. 透射电子5. 特征X射线6.俄歇电子1.背散射电子2. 二次电子5. 特征X射线 6.俄歇电子均可进行晶体结构的研究试题解析：1）知识点：电子与固体物质相互作用2）答题思路：简述基本概念3）历年考频：此考点在近五年中共出现3次，分别为：04，06，07年.5. DTA曲线用什么作为反应起始温度，为什么？参考答案：使用外延始点作为反应起始温度。

参考文献1温树林编著，现代功能材料导论。

科学出版社，1983，北京。

2师昌绪主编，新型材料与材料科学。

科学出版社，1988，北京。

3孙酐经主编，功能高分子材料与应用。

化学工业出版社，1990，北京。

4加藤顺主编，陈桂富，吴贵芬怿，功能性高分子材料。

烃加工出版社，1990，北京。

5L.H.Sperling. IPN and Related Materials. 1982, Plenum Press, New york6H.L. Frisch ea al. Polymer Alloys. 1980, Plenum Press, New york.7S.L.Cooper et al. Mutiphase Polymers.1979, Am.Chem.Soc.. Washington, D.C.8 C.G.Gebelein, et al.Polymer science and Technology 14:Biomedical and Dental Applications ofPolymers. 1981, Plenum Press(N.Y.)9赵文元王亦军编著。

功能高分子材料化学。

化学工业出版社。

1998，北京。

10蓝立文主编。

功能高分子材料。

西北工业大学出版社。

1995，西安。

11许健南主编。

塑料材料。

中国轻工业出版社。

1999，北京。

12王国建，王公善编。

功能高分子。

同济大学出版社。

1996，上海。

13陈义镛。

功能高分子。

上海科学技术出版社。

1988，上海。

14M.Kaneko and D.Wohrle. Advances Polymer science ,1998,84:141.15王良御，廖松生。

液晶化学。

科学出版社。

1988，北京。

16高镇衡。

有机光化学。

人民教育出版社。

1979，北京。

17永松元太朗(丁一译)。

感光性高分子。

科学出版社。

1984，北京。

18雀部博之。

导电高分子材料。

科学出版社。

同济大学材料科学与工程学院高分子材料系黄佳教授简介
黄佳，博士，同济大学材料科学与工程学院教授，博士生导师。

本
科毕业于中国科学技术大学材料科学与工程系，在美国约翰霍普金斯
大学获得博士学位。

长期从事有机半导体、柔性电子器件、传感器，以
及人工神经突触器件等信息材料领域的研究，拓展了有机晶体管在多
功能传感器、柔性人工电子皮肤、人工神经突触器件等领域中的应用，
提出了多种新的传感性能优化策略和新器件结构。

已在Matter，Nature Communications，Advanced Materials，Journal of the American Chemical Society，Advanced Functional Materials，Advanced Science，Small，ACS Applied Materials:Interfaces，Nano-Micro Letters，Science China Materials等著名学术期刊发表论文＞0篇，英文专著1本，以及章节4篇°
长期担任Advanced Intelligent Systems期刊国际编委，第五届、第六届中国青年科协的常务理事。

先后入选国家海外层次人才计划、国家基金委优青、上海市浦江计划、上海市曙光计划等人才项目。

曾获同济青年五四奖章、同济大学青年岗位能手、第十三届上海市青年岗位能手荣誉称号。

绪论1. 材料和材料科学的定义：材料：具有在特定条件下使用要求的形态和物理状态的物质（不包含燃料、化工原料或产品、食品和药品）。

材料科学：研究材料的化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系及变化规律的一门学科。

材料科学的内涵：核心问题是材料的组织结构与性能以及两者之间的关系。

2. 材料科学与工程的四要素模型及四要素之间的关系：材料的成分与结构是影响其各种性质的直接因素，加工过程通过改变材料的成分与结构从而影响其性质。

例如铁碳合金，不含碳时，即纯铁，延展性好但强度低；含碳量较低时，称之为钢，钢中含碳量增加，强度硬度上升，但塑性韧性下降。

由同一元素碳构成的不同材料如石墨和金刚石,也有着不同的性能。

结构与成分是材料研究的核心，性质是落脚点，根据材料的性质可以确定其使用效能，例如金属具有刚性和硬度，可做结构材料。

材料的制备/合成和加工不仅赋予材料一定的尺寸和形状,而且是控制材料成分和结构的必要手段。

如钢材可以通过退火、淬火、回火等热处理来改变它们内部的结构而达到预期的性能,冷轧硅钢片经过复杂的加工工序能使晶粒按一定取向排列而大大减少铁损。

3. 材料结构层次与材料结构和性能的关系：①原子结构②结合键内部结构③原子排列方式（晶体、非晶体）④显微组织⑤宏观组织（肉眼可见）讨论结构对性能的影响关系：①原子结构②结合键③原子排列方式④显微组织和缺陷 Eg.1 结合键受到原子结构影响，易失去电子的元素形成金属键，结合键为金属键，导致原子趋于紧密堆积，电子共有化使得受力形变时金属键不至于破坏，故而有很好的延展性。

Eg.2 组织是指金相观察方法观察材料内部时看到的涉及晶粒大小、方向、形状、排列方式等组成关系的组成物。

如铁素体和珠光体。

材料热处理加工导致组织结构变化，其力学性能也有所差异。

4. 材料选择的基本原理①性能使用性原则：根据工作环境条件，按照材料的性能指标来选择相应的适用材料。

②失效性选择原则：对服役后失效的材料进行失效原因、解决对策分析，选择新的适用材料。

第一章1.什么是材料的功能，什么是材料的性能，举例说明。

第1 页材料的功能，从本质上来说是向材料输入某种能量和信息，经过材料的储存、传输或转换等过程，再向外输出的一种特性。

如化学性、导电性、磁性、光敏性、生物活性等。

材料的性能是指材料对外部作用的表征与抵抗的特性，如对外里的抵抗表现为强度、模量，对热的抵抗表现为耐热性，对光、电、化学药品的抵抗表现为材料的耐光性、绝缘性、耐化学药品性等。

2.功能高分子材料的制备方法以及各自的特点。

第 4 页方法：（1）功能性小分子的高分子化，高分子化学反应引入预期的功能基团。

功能性小分子的高分子化主要优点在于可以使生成的功能高分子功能基团分布均匀，生成的聚合物结构可以通过小分子分析和聚合机理加以预测，产物的稳定性高，但这种方法需在功能性小分子中引入可聚单体，从而使反应较为复杂，同时在反应中反应条件对功能基团会产生一定的影响，需对功能集团加以保护，使材料的成本增加。

例如，高吸水性树脂可以通过将亲水性基团的丙烯酸钠进行自由基聚合实现。

利用高分子化学反应制备功能高分子的主要优点在于合成或天然高分子骨架是现成的，可选择的高分子母体多，来源广，价格低廉。

但是在进行高分子化学反应时，反应不可能100% 完成，尤其是在多不得高分子化学反应中，制的的产物中含有未反应的官能团，即功能集团较少，功能基团在分子链上的分布也不均匀。

例如聚苯乙烯、尼龙、淀粉都可以作为高分子母体。

（2）通过特殊加工赋予高分子的功能特性。

许多聚合物通过特定的加工方法和加工工艺，可以较精确地控制其聚集状态结构及宏观状态，从而使之体现出一定的功能性。

例如，许多塑料可以经过适当的制膜工艺，制成具有分离功能的多孔膜和致密膜。

（3）通过普通聚合物与功能材料的复合，制成复合型功能高分子材料。

这种制备方法简便快速，不受场地和设备限制，不受聚合物和功能性化合物官能团反应活性的影响，适用范围宽，功能基团的分布较均匀。

但其共混体不稳定，在使用条件下（如溶胀、成膜等）功能聚合物易由于功能小分子的流失而逐步失去活性，如固定化酶。

2023年功能材料专业考研院校作为一门应用性较强的材料科学分支，功能材料专业在当今科技发展中扮演着极为重要的角色。

当前，功能材料专业考研热度逐年攀升，越来越多的学子选择此专业继续深造。

下面，笔者就来为大家介绍国内知名的2023年功能材料专业考研院校。

1.同济大学同济大学是我国著名的综合性大学，在材料科学领域也有着深厚的积淀，其材料科学与工程学院下设功能材料系，是国家“211工程”、“985工程”重点支持的学科。

该系成立于1996年，目前拥有一支严谨敬业、学术造诣明显的优秀师资团队，主要研究领域包括高性能材料的制备及应用、微纳米材料技术等。

考研院校排名中，同济大学在功能材料专业中名列前茅。

2.南开大学南开大学素有“北洋三大名校”的美誉，是一所享誉国内外的综合性大学。

其材料科学与工程学院拥有宽广的学术平台和优秀的师资力量，其中功能材料与器件重点实验室是我国最早的功能材料与器件研究所之一。

南开大学的功能材料专业考研录取人数较多，且众多毕业生就业情况良好。

3.哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学是我国乃至亚洲较早实行研究生教育的大学之一。

其材料科学与工程学院建校于1952年，其功能材料和先进制造技术学科一直处于国内领先地位，拥有一支年轻化、高学历、高学术水平的优秀师资队伍，且教学设备和实验条件优秀，培养出众多卓越的功能材料专业人才。

4.北京理工大学北京理工大学是著名的理工科大学，其材料科学与工程学部具有较高的学术影响力。

该部门下设功能材料系，专业知名度较高，且设有材料新能源实验室、磁技术实验中心等众多实验室，实验条件优秀。

北京理工大学的学术氛围浓郁，对学生的学术素养有较高要求，对未来的科研和就业形成非常有帮助的锻炼。

5.西安交通大学西安交通大学是我国著名的综合性大学，其材料科学与工程学院下设功能材料系，是该学院的骨干学科之一。

西安交通大学的功能材料专业拥有强大的师资队伍以及齐全的实验设备，学校与国内外知名企业有密切合作，为学生提供了较好的实践学习机会。

169科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科 技 教 育DOI：10.16661/ki.1672-3791.2012-5042-6450将思政元素融入到《高分子化学》课程教学中李岩 徐小燕 袁伟忠 常志宏 周春才(材料科学与工程学院同济大学 上海 200092)摘 要：在专业课堂中开展课程思政已经成为每个专业课教师需要用心学习和研究的重要课题。

该文以高分子专业必修课程《高分子化学》为例，提炼了该课程中蕴含的思政元素，将专业认同和责任担当、科学态度和科学精神、可持续发展和环保意识、爱国情怀等思政元素与专业知识点紧密结合，使知识传递、能力提高与价值塑造融会贯通，从而达到思政育人的目的。

关键词：课程思政 高分子化学 课堂教学 改革中图分类号：G642 文献标识码：A文章编号：1672-3791(2021)05(c)-0169-03Integration of Ideological and Political Factors into PolymerChemistry CourseLI Yan XU Xiaoyan YUAN Weizhong CHANG Zhihong ZHOU Chuncai (School of Materials Science and Engineering, Tong ji University, Shanghai, 200092 China)Abstract : It has become an important topic for teachers to study and study carefully in professional classroom. Taking Polymer Chemistry as an example, this paper abstracts the ideological and political elements contained in the course, and combines the ideolog ica l and pol it ica l elements such as professional identity and responsibility, scientif ic attitude and scientif ic spirit, sustainable development and environmental protection awareness, patriotism and professional knowledge points, so as to integrate knowledge transmission, ability improvement and value building, thus, the purpose of Ideological and political education can be achieved.Key Words : Course ideology and politics; Polymer Chemistry; Classroom teaching; Reformation作者简介：李岩（1974—），女，博士，副教授，研究方向为功能高分子材料。