材料研究方法课件

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1、材料研究方法任课教师李远绪论1.1材料研究的意义和内容1.2高聚物学科的最新进展1.3高聚物的结构研究1.4高聚物结构研究方法1.5高聚物分子运动和性能的测定1.6仪器分析的特点1.7国内外主要测试标准及组织简介第一章绪论1.1材料研究的意义和内容1.1.1材料的概念：材料一般是指用来制造有用的构件、器件或其他物品的物质。材料的分类：金属、无机材料、高分子材料和复合材料我们使用的是材料的性能，但什么决定料的性能：组成结构从原子结构来说，材料性能取决于化学键种类导电性能好变形时不会破坏键结合塑性好原子排列紧密→密度高无机金属材料：以离子键、

2、共价键或两种键的结合。金属材料→金属键→大量能自由运动的电子→一般不导电键结合力强且有方向性，变形时要破坏局部的键结合硬度高且脆原子排列不够紧密，故而密度低结构与制造工艺有关1.1.2研究方法：从广义上讲：技术路线，实验技术，数据分析从狭义上讲：某一种测试方法1.1.3材料结构：是指材料系统内各组成单元之间的相互联系和相互作用方式。晶体结构存在形式非晶体结构孔结构各种不同形式的组合微观结构扫描电子显微镜亚微观结构尺度光学显微镜显微结构以人眼分辨率为界宏观结构表1.1材料结构层次的划分及所用观察设备1.2高聚物学科的最新进展二十世纪最有创新

3、精神的高分子鼻祖H.Staudinger提出的大分子学说以来，高分子科学作为一门独立的学科已走过了近100年的发展历程。在诺贝尔奖设立100周年来，历史上已有7位科学家因为高分子材料领域的开创性工作而获奖。第一位，赫尔曼.施丁格尔，（1953年德国）他创立高分子学说；第二位，卡尔.齐格勒,久里奥,纳塔(1963年,意大利)定向聚合；保罗.约翰.弗洛里(1974年,美国)高分子统计学,艾伦.黑格尔(2000年,美国),艾伦.麦克迪米尔德(2000年,美国)和白川英树(2000年,日本)导电高分子领域.下面我们了解一下这一学科的最新的研究内容

4、，这些内容都牵涉到表征等工作，也就是材料的研究方法的内容。当今的高分子科学已形成高分子化学、高分子物理、高分子工程3个分支领域相互交融、相互促进的整体学科。在学域上：高分子学科主要由高分子化学逐步发展为高分子化学、高分子物理。高分子工程到目前的高分子生物学。在学术内涵上：由大分子化合物的合成研究，而扩展出大分子链及其聚集态结构（如，结晶的PP、PE是塑料，而无规的PP、PE就是橡胶了。）聚合物的成型及其结构控制研究来满足特殊要求，如：聚合物共混、聚合物合金等。在高分子化学方面：高分子化学是高分子科学的基础，承担了分子设计和改性。总体来说，

5、新型有用的高分子化合物的分子设计与合成、新聚合反应、聚合方法始终是这一领域的研究前沿。聚合方法：可控聚合：控制反应物的空间立构、分子量及其分布活性聚合：基团转移聚合开环移位聚合生物酶催化聚合微生物合成：一些新功能化合物的分子设计在高分子物理方面：高分子动态研究（分子链运动和动力学行为、聚集态的亚稳定结构现象及其变化规律、聚合物流体的非线性粘弹性行为等聚合物表面、界面结构和性质研究材料力学性质（脆、韧性断裂）的分子运动依据、电子功能的聚合物原理、生物高分子的多肽多糖的链结构和聚集态结构，以及结构和生命现象的关系。在功能高分子方面：融合高分子

6、物理学、生命科学、电子学通过分子设计，结合结构－功能的影响规律研究，并制备功能奇特的材料。电子功能：光电磁功能高分子、高分子液晶显示技术、塑料高密度电池、高密度记录材料（光盘，磁盘）医用高分子材料及卫生保健技术研究：高分子药物、控制药物释放材料、医用材料、人体组织修复材料等。高分子工程领域：高分子工程研究涉及聚合反应工程、高分子成型工艺及聚合物作为塑料、纤维、橡胶、薄膜、涂料等材料使用时加工成型过程中的物理、化学变化及以此为基础而形成的高分子成型的高分子成型理论、成型新方法等内容。以及研究高分子化合物的工业规模合成技术及聚合物成型过程中的

7、科学。CAD/CAE/PROCESSENGINEER/UG等计算机技术的应用。1.3高聚物的结构研究1.3.1高聚物的结构分类结构单元的化学组成近程结构结构单元键接方式（顺式、反式）(一次结构)结构单元空间立构（全同、间同、无规）支化与交联结构单元键接顺序高分子链尺寸（分子量、均方远程结构半径、均方末端距）（二次结构）高分子链的形态（高分子链的构象、柔性与刚性）非结晶结构取向结构结晶结构多相结构液晶结构高聚物的结构1.3.1高聚物的结构分类高分子的链结构高分子凝聚态结构（三次结构）1.3.2高聚物的结构特点(1)链式结构(2)链的柔性(3

8、)多分散性(4)凝聚态结构的复杂性(5)交联网状结构1.3.3高聚物结构与性能的关系（1）结构决定了性能例如：共扼双键→链易旋转→链柔性大→玻璃化温度低→橡胶的弹性好50年代美国研究工程塑料A