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现代高分子材料科学进展：结构、性能与应用前沿 图书简介 本书旨在全面、深入地探讨现代高分子材料科学领域的前沿进展，重点聚焦于合成高分子材料在结构设计、性能调控以及跨学科应用方面的新突破。全书系统梳理了高分子化学、物理学与工程学交叉领域的基础理论与尖端技术，内容涵盖了从分子设计、聚合反应机制到宏观材料性能表征与工程应用的全过程。 第一部分：高分子结构与分子设计基础 第一章：高分子链的拓扑结构与构象分析 本章深入探讨了高分子链在溶液和固态下的复杂构象。详细阐述了链缠绕、结晶度、非晶态区域的分子排列等关键结构参数如何影响材料的力学、热学和电学性能。引入了先进的计算模拟技术，如蒙特卡洛模拟和分子动力学模拟，用于预测和解析复杂高分子体系的平衡态构象和动态行为。重点讨论了星形、梳形、超支化等非线性拓扑结构对材料加工性能和最终应用性能的独特影响。 第二章：精密聚合反应的调控与新型单体设计 本部分详述了实现高分子结构“按需定制”的关键技术——精密聚合。内容涵盖了活性/可控自由基聚合（如ATRP、RAFT）的最新进展，特别是其在控制分子量分布、设计多嵌段共聚物和梯度共聚物方面的应用。同时，深入分析了配位聚合、开环易位聚合等传统方法的最新催化体系优化。此外，本章还着重介绍了功能化单体的设计原理，如引入响应性基团（光敏、热敏、pH敏）的反应性单体，为开发智能高分子材料奠定理论基础。 第二章：新型高分子合成与材料构筑 本章聚焦于通过化学修饰和后聚合反应来赋予材料新功能。讨论了高分子刷的制备技术及其在表面功能化和生物相容性界面构建中的应用。详细介绍了点击化学（Click Chemistry）在高效、高选择性地构建复杂高分子网络和功能化材料方面的强大潜力。还探讨了自组装高分子体系，如嵌段共聚物的微相分离行为，如何被用于纳米尺度的结构模板和药物载体构建。 第二部分：功能化高分子材料的性能与表征 第三章：高分子电学与光电性能调控 本章重点研究了共轭高分子材料在有机电子学中的应用。深入解析了聚合物的能带结构、电荷传输机制及其对薄膜形貌的依赖性。内容涵盖了有机发光二极管（OLED）、有机光伏电池（OPV）和有机场效应晶体管（OFET）中的关键高分子材料的分子设计策略，包括如何通过引入吸电子/供电子基团来精细调节能级。同时，探讨了高分子电介质材料的介电特性与击穿机理。 第四章：生物医用高分子材料的界面行为与安全性 本部分侧重于高分子材料在生物医学工程中的应用。详细分析了蛋白质吸附、细胞黏附以及生物降解速率如何受到高分子材料表面化学、亲疏水性和机械性能的影响。讨论了可注射水凝胶的流变学特性，及其在组织工程支架和微创介入治疗中的潜力。此外，对生物相容性、生物可降解性材料的长期体内安全性评估方法进行了深入探讨。 第五章：先进表征技术在聚合物研究中的应用 本章介绍了用于解析高分子微观结构与宏观性能之间关系的先进分析技术。重点介绍了二维核磁共振（2D NMR）、小角X射线散射（SAXS）/中子散射（SANS）在高分子链缠结和纳米结构分析中的应用。同时，详细讲解了差示扫描量热法（DSC）、热重分析（TGA）的进阶分析方法，以及动态机械分析（DMA）在粘弹性行为研究中的关键作用。 第三部分：高性能与环境友好型高分子工程 第六章：高性能工程塑料的增强与复合化 本章专注于提升高分子材料的机械强度、耐热性和尺寸稳定性。详细阐述了纤维增强复合材料（如碳纤维、玻璃纤维）的界面结合机制与失效分析。讨论了纳米填料（如碳纳米管、石墨烯、粘土）在聚合物基体中分散的挑战与策略，以及如何实现显著的增强效应而不牺牲材料的韧性。探讨了反应性加工技术，如原位聚合复合材料的制备方法。 第七章：可持续高分子材料与绿色加工技术 面对全球环境挑战，本章致力于推广可持续高分子科学。详细介绍了生物基高分子（如聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯）的合成、改性与性能优化。深入剖析了化学回收（解聚）和物理回收（熔融再利用）技术在塑料循环经济中的技术瓶颈与解决方案。本章还涵盖了超临界流体技术、无溶剂聚合等绿色加工方法的工业化前景。 第八章：高分子材料的智能响应与自修复 本章聚焦于开发具有环境感知和自适应能力的先进材料。详细探讨了形状记忆高分子、自修复高分子（基于动态共价键或超分子相互作用）的设计原理和实现机制。分析了这些智能材料在软体机器人、传感器以及延长结构件使用寿命方面的应用潜力。 总结与展望 本书汇集了高分子科学多个分支的最新研究成果，旨在为材料科学家、化学工程师以及从事相关领域研究的学生提供一个全面、深入且具有前瞻性的参考框架。通过对结构-性能-应用关系的系统阐述，期冀激发读者在高分子材料创新设计与绿色可持续发展方向上进行更深入的探索。
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