《高分子物理》教学大纲
二、课程教育目标
通过本课程的教学工作，使同学掌握以下主要内容：
1．聚合物构象：理想链、膨胀链、 状态、末端距及其分布，熵弹性与橡胶弹性行为及其本质。
2．混合行为：高分子溶液、聚合物合金、相分离机理。
3．粘弹性：包括静态响应、动态响应、介电松弛，玻璃化转变，流变性能。
4．有序态：晶体形态、结晶与熔融热力学、结晶动力学、液晶与取向。
4．力学性能：屈服、断裂、韧性与增韧。
牢固掌握：结构、转变、性能的基本概念，结构与性能关系的基本原理。表征与测定方法的基本原理。能够建立自己的表达方式。
掌握：描述结构、转变、性能的定理、公式及应用，性质、性能的影响因素。能够重复课堂、书本中的内容，灵活运用、适当做到举一反三。
了解：建立物理模型的基本假定，必要的数学推导过程，学科前沿知识。
通过本课程的学习，能够建立高分子材料设计、高分子改性、加工与选择的理论基础。
三、理论教学内容与要求（含学时分配）
1．绪论（1学时）
内容：本学科简史；高分子材料的特点、在国民经济与高科技领域中的应用；课程内容、学习方法、学习目的。
要求：了解高分子物理学所研究的对象及课程发展历史；了解高分子的结构特征、与小分子的不同之处；了解课程的在高分子材料与工程专业中的地位。
2．高分子链的化学结构( 5学时)
知识点：高分子单链的化学组成，链的构型、构造，规整性。高分子多链体系的凝聚态，平均分子量、分子量分布。
要求：掌握描述高分子化学结构的术语与概念，在对分子的认识上完成从小分子到大分子的过渡。了解聚合物的两种主要凝聚态：半晶态与无定形态，掌握决定凝聚态的结构因素。掌握平均分子量与分子量分布的定义与概念。
3．高分子链的构象(8课时)
知识点：构象与柔性的概念，柔性的影响因素；理想链，均方末端距，末端距分布，熵弹性；橡胶弹性的物理本质，橡胶弹性的要素，橡胶状态方程；高分子溶液，溶液中的真实链，良溶剂与膨胀链，θ溶液与θ状态；特性粘度，凝胶渗透色谱。
要求：建立无规线团概念，掌握线团末端距与均方回转半径的几何计算。了解末端距分布的高斯分布，建立熵弹性概念。掌握橡胶弹性的熵本质以及橡胶弹性的相似模型，了解利用相似模型推导橡胶状态方程的过程，一般了解非相似模型。了解理想链与膨胀链的区别以及各自的存在场合，掌握θ状态的概念。掌握利用特性粘度测定粘均分子量以及利用凝胶渗透色测定分子量分布的原理与方法。
4。高分子混合体系（4学时）
知识点：混合热力学，溶胀网络，渗透压，溶度参数，相平衡与相分离。
要求：掌握混合熵、混合热、混合自由能的计算公式以及Flory-Huggins相互作用参数、第二维利系数的概念与意义。了解溶胀网络平衡方程的推导过程。掌握渗透压与数均分子量的关系。掌握溶度参数的意义，能够利用溶度参数判断聚合物/溶剂、聚合物/聚合物的相容性。能够从自由能-组成曲线得到双节线与旋节线。能够从溶液(合金)相图判断相分离机理，掌握两种相分离机理。
5．聚合物的运动状态与转变（3学时）
知识点：聚合物的三种力学状态，模量-温度曲线。玻璃化转变的理论、测定与影响因素。
要求：了解高分子链对外加力场的三种响应方式。掌握玻璃态、橡胶态、粘流态三种力学状态的以及三态之间的转变。掌握玻璃化转变的自由体积理论与动力学本质，了解玻璃化转变附近的体积松弛与热焓松弛。掌握玻璃化转变的DSC测定方法，了解其它测定方法。掌握化学结构、组成对玻璃化转变温度的影响。
6．聚合物的粘弹性（7学时）
知识点：蠕变、应力松弛、动态力学、介电测试方法。Maxwell 模型、Kelvin模型、标准线性固体模型与广义模型。了解松弛时间谱和推迟时间谱，Boltzmann叠加原理，时温等效原理（WLF方程），动态模量与动态粘度。
要求：掌握粘弹性的物理本质，粘弹运动过程中能量储存与耗散原理。掌握微观松弛时间的概念，转变过程中观察时间与松弛时间的关系。了解聚合物粘弹性的测试方法，掌握各种模型的数学表达式，能够利用公式求解聚合物材料的力学性能。掌握Boltzmann叠加原理和时温等效原理及其应用。掌握动态模量与动态粘度的概念及测定方法。
7．聚合物的流变性（2学时）
知识点：非牛顿流体，幂律方程，剪切变稀，零切粘度，表观粘度，粘度影响因素，熔体弹性现象，熔体弹性影响因素，拉伸粘度。
要求：掌握牛顿流体与非牛顿流体之间的差别，能够利用幂律方程表征剪切粘度与非牛顿指数。了解剪切增稠与剪切变稀的机理，了解聚合物熔体剪切粘度的测定方法。掌握聚合物熔体粘度与弹性的影响因素，一般了解拉伸流动。
8．聚合物半晶态（6学时）
知识点：晶体中的构象，晶体形态，广角X光测定原理，结晶度，结晶模型，结晶与熔融热力学，平衡熔点，熔点影响因素，结晶动力学。
要求：了解螺旋构象，球晶、串晶、横晶等形态的生成机理。能够用Bragg方程计算晶面间距。掌握平衡熔点概念及其影响因素，晶片厚度与熔点的关系。掌握Avrami方程，能够利用其处理结晶动力学数据。掌握结晶度的密度法、量热法、X光衍射法测定。
9. 液晶与取向（2学时）
知识点：向列液晶、近晶液晶、手性液晶，溶致液晶、热致液晶。主要聚合物液晶品种。Herrmann取向因子，取向度测定方法。
要求：有关液晶知识只做一般性了解。掌握Herrmann取向因子的定义以及双折射测定方法。了解声速法与X光衍射法。
10. 聚合物的屈服和断裂（4学时）
知识点：应力—应变曲线，拉伸行为，屈服、冷拉现象，银纹，剪切带，Griffith脆性断裂理论，冲击强度，橡塑增韧。
要求：掌握化学结构和温度对应力—应变曲线、屈服、冷拉的影响。了解冲击强度测试方法。掌握银纹产生、发展的条件及其与断裂的关系，在此基础上掌握橡塑增韧机理。了解Griffith 脆性断裂理论以及应用。
四、实验教学内容与要求
见高分子物理实验教学大纲.
五、作业
每周布置和收交作业，每次课后布置2道左右的作业题，并留1道思考和讨论题。
作业成绩占本课程总成绩的10%，如果5次作业不交，作业成绩为0。
提倡并鼓励与同学讨论作业，但是最终的作业必须是独立完成的，抄袭或复制其他同学的作业将违背学术道德，情节严重者将提请学校学生违纪处理委员会处理。
六、考核方式
考核分期中考试和期末考试。期中考试考核第1~4章的内容，占本课程总成绩的30％；期末考试考核第5~10章的内容，占本课程总成绩的60%，考试均为闭卷笔试。
七、成绩评定
最终学生本课程的综合成绩为100分，其中平时成绩（以作业为主）：10％；期中考试成绩：30％；期末考试成绩：60％。
