高分子物理教學(xué)大綱（復(fù)合）

1、高分子物理教學(xué)大綱（復(fù)合） 課程編號：B03020100 課程名稱：高分子物理英文名稱：Polymer Physics課程性質(zhì)：必修學(xué)時/學(xué)分：64/4考核方式：閉卷筆試選用教材：高分子物理學(xué)，吳其曄、張萍、楊文君、林潤雄編著，高等教育出版社， 2011年先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、有機化學(xué)、物理化學(xué)、高分子化學(xué)適用專業(yè)及層次： 復(fù)合材料與工程專業(yè)，本科生 一、課程目標(biāo)通過本課程的理論教學(xué)和實驗訓(xùn)練，使學(xué)生具備下列能力： 1.能夠準(zhǔn)確理解并掌握高分子物理的基本概念，充分認(rèn)識高分子鏈的長鏈結(jié)構(gòu)特征和復(fù)雜的多層次結(jié)構(gòu)，了解高分子特殊的分子運動形式和力學(xué)狀態(tài)變化。2. 能夠系統(tǒng)闡述高分子材料結(jié)構(gòu)與

2、性能之間的內(nèi)在聯(lián)系以及高聚物分子運動規(guī)律，為后續(xù)的高聚物成型加工工藝、聚合反應(yīng)工程等專業(yè)課打下堅實的理論基礎(chǔ)。3.能夠依據(jù)高分子材料結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，對滿足特定性能要求的高分子材料進行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計，為研究開發(fā)新型高分子材料及高分子材料的改性打下基礎(chǔ)4.能夠了解科學(xué)研究的思路和方法，建立起對高分子科學(xué)的深厚興趣。二、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)2.問題分析2-1. 綜合運用基礎(chǔ)和專業(yè)知識判斷和識別復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)34. 研究4-2 能夠基于科學(xué)原理對復(fù)合材料基體合成和固化、制品性能和成型工藝制定實驗方案。課程目標(biāo)3課程目標(biāo)4三、

3、教學(xué)基本內(nèi)容第一章:緒論 (2學(xué)時）4.1 高分子科學(xué)和高分子物理學(xué)的建立、發(fā)展和現(xiàn)狀4.2 高分子物理的研究對象和主要內(nèi)容4.3 分子物理的學(xué)習(xí)方法及要求第二章 高分子的鏈結(jié)構(gòu)（支撐課程目標(biāo)1、3）（9學(xué)時）2.1 概述2.2 高分子鏈的近程結(jié)構(gòu) 高分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu) 高分子鏈的鍵接異構(gòu) 高分子鏈的立體化學(xué)結(jié)構(gòu) 高分子鏈的的支化與交聯(lián)2.3 高分子鏈的遠程結(jié)構(gòu)  高分子鏈的構(gòu)象與柔順性  高分子鏈的構(gòu)象統(tǒng)計理論和柔性的定量描述要求學(xué)生：掌握鏈段、構(gòu)型、構(gòu)象、柔順性等基本概念，把握高分子長鏈結(jié)構(gòu)的特點與復(fù)雜性、影響柔順性的因素，并能根據(jù)分子結(jié)構(gòu)判斷柔順性的大小第三章高分子的聚

4、集態(tài) （支撐課程目標(biāo)1、2、3）（10學(xué)時）3.1 分子間相互作用力和內(nèi)聚能3.2 高分子結(jié)晶形態(tài) 高分子結(jié)晶的微觀結(jié)構(gòu)高分子結(jié)晶的亞微觀結(jié)構(gòu)結(jié)晶高分子的結(jié)構(gòu)模型結(jié)晶度3.3 結(jié)晶高聚物的相轉(zhuǎn)變 高分子的結(jié)晶能力 高分子的結(jié)晶動力學(xué) 高分子的結(jié)晶熱力學(xué) 高分子結(jié)晶的熔融3.4 高聚物的無定形結(jié)構(gòu) 無規(guī)線團結(jié)構(gòu)模型 兩相“球?！苯Y(jié)構(gòu)模型3.5 高聚物的取向態(tài)結(jié)構(gòu) 3.6 共混高聚物的結(jié)構(gòu) 要求學(xué)生：掌握高分子結(jié)晶的特點、結(jié)晶能力與鏈結(jié)構(gòu)及結(jié)晶條件的關(guān)系、高分子結(jié)晶結(jié)晶動力學(xué)與熱力學(xué)、取向的機理及取向?qū)Σ牧闲阅艿挠绊?、共混高聚物的結(jié)構(gòu)特點以高分子材料聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。第四章 高分子的熱運

5、動與力學(xué)狀態(tài) （支撐課程目標(biāo)1、2、3）（8學(xué)時）4.1 分子運動的特點 運動單元的多重性 分子運動的時間依賴性 分子運動的溫度依賴性4.2 高聚物的力學(xué)狀態(tài) 無定形高聚物的力學(xué)狀態(tài) 結(jié)晶高聚物的力學(xué)狀態(tài)交聯(lián)高聚物的力學(xué)狀態(tài)4.3 玻璃化轉(zhuǎn)變與次級轉(zhuǎn)變 玻璃化轉(zhuǎn)變理論（自由體積理論）影響玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的因素次級轉(zhuǎn)變 4.4 高分子材料的黏流轉(zhuǎn)變 影響?zhàn)ち鬓D(zhuǎn)變溫度的因素 要求學(xué)生：掌握高分子分子運動的特點、玻璃化轉(zhuǎn)變理論，能夠正確分析影響玻璃化轉(zhuǎn)變的因素，理解高分子材料不同力學(xué)狀態(tài)與分子運動的關(guān)系, 影響?zhàn)ち鬓D(zhuǎn)變溫度的因素。第五章 高聚物的高彈性和粘彈性（支撐課程目標(biāo)1、2、3、4）（13學(xué)時）

6、5.1高彈性的熱力學(xué)分析及統(tǒng)計理論 平衡態(tài)高彈性的熱力學(xué)分析 交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)高彈形變的統(tǒng)計理論5.2 粘彈性 力學(xué)松弛現(xiàn)象（應(yīng)力松弛、蠕變、滯后現(xiàn)象、動態(tài)模量與力學(xué)損耗）線性粘彈性的力學(xué)模型5.3 Boltzmann 疊加原理 5.4 時-溫等效原理 要求學(xué)生：掌握高彈性的本質(zhì)及特征、高彈性的熱力學(xué)方程的推導(dǎo)及其物理意義、交聯(lián)橡膠狀態(tài)方程的推導(dǎo)及其物理意義、蠕變、應(yīng)力松弛及動態(tài)力學(xué)性質(zhì)的概念、特征、分子運動機理及影響因素、線性粘彈性和幾個力學(xué)模型的推導(dǎo)、理解并掌握時溫等效原理及Boltzmann疊加原理的應(yīng)用。 第六章 高聚物的力學(xué)強度 （支撐課程目標(biāo)2、3、4）（8學(xué)時）6.1概述 6.2高聚物的

7、斷裂行為和拉伸強度 高聚物的拉伸行為（曲線） 高聚物的屈服 斷裂理論 高聚物的拉伸強度 理論強度與實際強度 影響高聚物強度的因素6.3 高聚物的沖擊強度與增韌 銀紋化現(xiàn)象 沖擊強度及其影響因素 增韌方法及其機理6.4 高聚物的填充與增強 * 粉狀填料的填充與增強作用 纖維的增強作用要求學(xué)生：掌握不同類型高聚物在不同溫度下的拉伸行為、高聚物的剪切屈服及真應(yīng)力應(yīng)變曲線、高聚物拉伸強度及其影響因素、高聚物的增韌及銀紋化現(xiàn)象、聚合物材料填充補強的基本原理與方法第七章 高分子溶液性質(zhì)及其應(yīng)用 （支撐課程目標(biāo)1、2、3、4）（10學(xué)時）7.1高分子的溶解 溶解過程與熱力學(xué)討論 溶劑的選擇原則 7.2高分子

8、溶液的熱力學(xué)性質(zhì) 高分子溶液與理想溶液的偏差FloryHuggins溶液理論 7.3高分子溶液的相分離 相分離與分級原理 交聯(lián)高聚物的溶脹平衡7.4高分子分子量及其分布 分子量的統(tǒng)計分布 平均分子量的定義 分布寬度 分子量分布曲線 分子量的測定 膜滲透壓法（詳細） 粘度法 GPC法（凝膠色譜法）要求學(xué)生：掌握高聚物溶解的特點、溶劑的選擇原則、溫度、Huggins參數(shù)、第二維利系數(shù)A2的概念及物理意義和應(yīng)用、交聯(lián)高聚物的溶脹平衡公式的應(yīng)用、各種分子量的定義及分布寬度系數(shù)、微分分布曲線、滲透壓法、粘度法、GPC測定分子量及分布的基本方法和原理 注：任課老師對學(xué)時分配可作適當(dāng)調(diào)整四、教學(xué)重點與難點第

9、一章 緒論 教學(xué)重點 1、 高分子物理的研究對象和主要內(nèi)容2、 高分子物理的學(xué)習(xí)方法及要求教學(xué)難點1、 高分子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性與多層次性2、 高分子材料的軟物質(zhì)特性第二章 高分子的鏈結(jié)構(gòu)（支撐課程目標(biāo)1、3）教學(xué)重點1、 高分子結(jié)構(gòu)特點、各層次結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容及鏈結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系2、 構(gòu)象、構(gòu)型 、柔順性和鏈段等基本概念及定量描述3、 影響柔順性的因素，并能根據(jù)分子結(jié)構(gòu)判斷柔順性的大小教學(xué)難點1、 幾何算法、高斯統(tǒng)計法計算幾種均方末端距的假設(shè)、計算過程2、 靜態(tài)柔順性與動態(tài)柔順性第三章高分子的聚集態(tài) （支撐課程目標(biāo)1、2、3）教學(xué)重點1、 高分子結(jié)晶的微觀結(jié)構(gòu)特點及亞微觀形態(tài)2、 結(jié)晶能力與鏈結(jié)構(gòu)及

10、結(jié)晶條件的關(guān)系3、 結(jié)晶動力學(xué)與結(jié)晶熱力學(xué)4、 取向的機理及取向?qū)Σ牧闲阅艿挠绊?、 共混高聚物的結(jié)構(gòu)特點教學(xué)難點1、 高聚物的結(jié)晶模型與無定形結(jié)構(gòu)模型2、 結(jié)晶及取向在工業(yè)上的應(yīng)用實例3、 高分子液晶的種類、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用4、 高分子多相體系的種類第四章 高分子的熱運動與力學(xué)狀態(tài) （支撐課程目標(biāo)1、2、3）教學(xué)重點1、 大分子運動的三個特點2、 線型非晶、結(jié)晶、交聯(lián)高聚物的t曲線及其力學(xué)狀態(tài)及轉(zhuǎn)變3、 玻璃化轉(zhuǎn)變的自由體積理論及WLF方程4、 Tg的測量方法及其影響因素5、 高分子材料的黏流轉(zhuǎn)變6、 影響?zhàn)ち鬓D(zhuǎn)變溫度的因素教學(xué)難點高聚物的次級轉(zhuǎn)變第五章 高聚物的高彈性和粘彈性（支撐課程目標(biāo)1、2

11、、3、4）教學(xué)重點1、 高彈性的特征2、 高彈性的熱力學(xué)方程的推導(dǎo)及其物理意義3、 交聯(lián)橡膠狀態(tài)方程的推導(dǎo)及其物理意義4、 蠕變、應(yīng)力松弛及動態(tài)力學(xué)性質(zhì)的概念、特征、分子運動機理及影響因素5、 線性粘彈性和Maxwell模型、Kelvin模型、三元件、四元件模型的推導(dǎo)6、 時溫等效原理及Boltzmann疊加原理教學(xué)難點1、 高彈形變的熱彈效應(yīng)2、 力學(xué)松弛譜的概念3、 狀態(tài)方程的校正第六章 高聚物的力學(xué)強度 （支撐課程目標(biāo)2、3、4）教學(xué)重點 1、 非晶態(tài)、結(jié)晶高聚物在不同溫度下的拉伸行為2、 高聚物的剪切屈服及真應(yīng)力應(yīng)變曲線3、 高聚物拉伸強度及其影響因素4、 高聚物的增韌及銀紋化現(xiàn)象教學(xué)

12、難點 1、 脆韌轉(zhuǎn)變及增韌機理2、 測量材料韌性的實驗方法3、 高聚物的斷裂理論（裂紋應(yīng)力集中效應(yīng)）4、 增強的方法與機理第七章 高分子溶液性質(zhì)及其應(yīng)用 （支撐課程目標(biāo)1、2、3、4）教學(xué)重點1、 高聚物溶解的特點2、 溶劑的選擇原則3、 溫度、Huggins參數(shù)、第二維利系數(shù)A2的概念及物理意義和應(yīng)用4、 交聯(lián)高聚物的溶脹平衡公式的應(yīng)用5、 各種分子量的定義及分布寬度系數(shù)、微分分布曲線6、 滲透壓法、粘度法、GPC測定分子量及分布的基本方法和原理教學(xué)難點：、Flory-Huggins稀溶液理論的假設(shè)和公式的推導(dǎo)五、教學(xué)建議進度（學(xué)時數(shù)64）第一章:緒論 (學(xué)時數(shù)2）第二章 高分子的鏈結(jié)構(gòu) （學(xué)時數(shù)9）第三章高分子的聚集態(tài) （學(xué)時數(shù)10）第四章 高分子的熱運動與力學(xué)狀態(tài) （學(xué)時數(shù)8）第五章 高聚物的高彈性和粘彈性 （學(xué)時數(shù)13）第六章 高聚物的力學(xué)強度 （學(xué)時數(shù)8）第七章 高分子溶液性質(zhì)及其應(yīng)用 （學(xué)時數(shù)10）習(xí)題、復(fù)習(xí)等機動學(xué)時 （學(xué)時數(shù) 4）課內(nèi)外時間比例為 1：1.1.5 六、教學(xué)方法1、 闡述高分子物理的基本概念與原理，理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力2、 采用多媒體課件、電子備課和傳統(tǒng)教學(xué)方法相結(jié)合進行教學(xué)3、 每章典型習(xí)題，促進學(xué)生鞏固知識七、考核方式閉卷筆試八、成績評定方法 閉