软凝聚态物质PDF电子书下载

第1章　导论与概述 1

1.1　什么是软物质？ 1

1.2　软物质概述 2

第2章　凝聚态中的力、能量与时间尺度 5

2.1　引言 5

2.2　气体、液体和固体 5

2.2.1　分子间力 5

2.2.2　凝结与冻结 8

2.3　黏性、弹性和黏弹性行为 10

2.3.1　物质对剪切应力的响应 10

2.3.2　在分子水平上理解物质的机械响应 13

2.4　液体和玻璃 16

2.4.1　实际形成玻璃系统 16

2.4.2　形成玻璃的液体的弛豫时间和黏性 17

2.4.3　实验玻璃转变 18

2.4.4　理解玻璃转变 21

第3章　相变 25

3.1　软物质中的相变 25

3.2　液-液非混合性——平衡相图 26

3.2.1　相间界面与界面张力 31

3.3　液-液非混合性——相分离动理学 32

3.3.1　相分离的两种机制 32

3.3.2　失稳分解 33

3.3.3　成核 37

3.3.4　相分离后期的生长 38

3.4　固-液相变——冻结与熔化 41

3.4.1 固-液相变动理学——均匀成核 42

3.4.2　固-液相变动理学——非均匀成核 44

3.4.3　凝固——成长凝固锋面的稳定性 45

第4章　胶体分散体 49

4.1　引言 49

4.2　液体中的单个胶体颗粒——斯托克斯定律与布朗运动 50

4.2.1　斯托克斯定律 50

4.2.2　布朗运动与爱因斯坦方程 50

4.3　胶体颗粒之间的力 52

4.3.1　原子间力与颗粒间力 52

4.3.2　范德瓦尔斯力 53

4.3.3　静电双层力 58

4.3.4　用枝接聚合物层稳定聚合物 60

4.3.5　排空相互作用 61

4.4　胶体的稳定性和相行为 62

4.4.1　硬球胶体的结晶 62

4.4.2　具有较长程排斥力的胶体 65

4.4.3　具有弱吸引作用的胶体 66

4.4.4　具有强吸引相互作用的胶体 67

4.5　浓悬浮液中的流动 68

第5章　聚合物 73

5.1　引言 73

5.2　聚合物材料的种类 73

5.2.1　聚合物化学 74

5.2.2　立体化学 75

5.2.3　结构 76

5.2.4　共聚物 76

5.2.5　物理状态 77

5.3　随机行走与聚合物链的维度 77

5.3.1 自由连接链及其高斯极限 78

5.3.2　真实聚合物链——短程相关 79

5.3.3　排除体积、温度与线团——小球相变 80

5.3.4　聚合物熔体中的链统计学——弗劳里定律 82

5.3.5　聚合物链尺度的测量 82

5.3.6　界面上的聚合物——吸附链和枝接链 84

5.4　橡胶的弹性 85

5.5　聚合物中的黏弹性与蛇行模型 86

5.5.1　聚合物黏弹性之表征 86

5.5.2　线性黏弹性与玻尔兹曼叠加原理 88

5.5.3　黏弹性性质的温度依赖性：时间-温度叠加 88

5.5.4　黏弹性：单分散线性聚合物熔体的实验结果 89

5.5.5　纠缠 90

5.5.6　管道模型与蛇行理论 91

5.5.7　对蛇行理论的修正 93

第6章　凝胶化 95

6.1　引言 95

6.2　凝胶的类别 96

6.2.1　化学凝胶 96

6.2.2　物理凝胶 97

6.3　凝胶的理论 97

6.3.1　逾渗模型 97

6.3.2　凝胶的经典理论——弗劳里-斯托克迈尔模型 98

6.3.3　逾渗模型中的非经典指数 100

6.3.4　凝胶的弹性 100

第7章　凝聚态物质中的分子序——液晶 104

7.1　引言 104

7.2　液晶态入门 105

7.3　丝状相——各向同性相转变 107

7.4　液晶中的形变与拓扑缺陷 111

7.4.1　丝状液晶的广义刚度与弹性常量 111

7.4.2　边界效应 112

7.4.3　向错、位错和其他拓扑缺陷 113

7.5　液晶的电学和磁学性质 114

7.6　弗里德里克斯转变与液晶显示 116

7.7　聚合物液晶 118

7.7.1　刚性聚合物 118

7.7.2　螺旋-线团转变 118

7.7.3　理想硬棒的各向同性相／丝状相转变 122

7.7.4　真实溶致系统中的相转变 126

7.7.5　热致液晶相 126

第8章　凝聚态物质中的分子序——聚合物晶体 129

8.1　引言 129

8.2　结构的等级 129

8.3　链折叠晶体 131

第9章　软凝聚态物质中的超分子自组装 136

9.1　引言 136

9.2　双亲分子溶液中的自组装相 136

9.2.1　油水为何不相混？ 136

9.2.2　聚集和相分离 137

9.2.3　双亲分子聚集体 139

9.2.4　球状胶束与临界胶束浓度 142

9.2.5　柱状胶束 142

9.2.6　双层与膜泡 144

9.2.7　膜的弹性与涨落 145

9.2.8　双亲分子浓溶液的相行为 147

9.2.9　表面活性剂溶液中相复合体与微乳液 150

9.3　聚合物中的自组装 151

9.3.1 聚合物混合物中的相分离与聚合物／聚合物界面 152

9.3.2　共聚物中的微相分离 155

9.3.3　镶嵌共聚物的相图 156

第10章　自然界的软物质 159

10.1　引言 159

10.2　生命的成分和结构 160

10.3　核酸 161

10.4　蛋白质 165

10.4.1　蛋白质的一级、二级和三级结构 165

10.4.2　蛋白质折叠 167

10.4.3　蛋白质间相互作用：去折叠、集聚与结晶 170

10.4.4　蛋白质的误折叠、凝胶化和胶化纤维起源 172

10.5　多糖 173

10.6　膜 174

附录A　统计力学若干结果 178

A.1　熵与热力学第二定律 178

A.2　能量、熵和温度 179

A.3 自由能和吉布斯函数 180

A.4　化学势 181

附录B　理想随机行走的分布函数 182

B.1　统计权重的直接计算 182

B.2　无规行走与扩散方程 183

附录C　习题选解 185

C.1　第2章 185

C.2　第3章 185

C.3　第4章 186

C.4　第5章 186

C.5　第6章 187

C.6　第7章 187

C.7　第8章 187

C.8　第9章 187

C.9　第10章 188

参考文献 189

索引 193