功能高分子 谌烈 传统与新型功能高分子 各类功能高分子相关知识本科化学应用化学研究生高分子化学与物理高分子材料工程教材

功能高分子

谌烈、吴飞燕 主编 袁凯、胡笑添 副主编

开本:16

ISBN：97871224725

化学工业出版社

内容简介

功能高分子是高分子学科中发展最为迅速的方向之一，其凭借特殊的电、磁、光、热、化学等性能在国民经济、国防建设、高新技术等领域发挥着至关重要的作用。本书以功能高分子的基本原理为基石，紧密结合实际应用，全面阐述了各类功能高分子的相关知识。内容涵盖功能高分子的定义、特点、分类、发展历史与趋势，详细介绍了其设计方法、合成技术与材料制备，系统解析导电高分子、光功能高分子、热和磁功能高分子、高分子催化剂和高分子试剂、液晶高分子、智能高分子、分离功能高分子、医用及生物降解功能高分子等各类功能高分子的原理、结构、性能与应用，还涉及高分子纳米复合材料和功能化碳材料等前沿领域。
本书内容兼顾传统与新型功能高分子，理论与实践并重，可作为本科化学、应用化学专业和研究生高分子化学与物理、高分子材料与工程专业的教材，也可供高分子领域的技术人员阅读参考。

作者简介

谌烈，南昌大学教授，博士生导师，现任南昌大学化学化工学院副院长，德国马普高分子研究所博士后，入选江西省“双千计划”科技创新高端人才，江西省百千万人才，享受江西省政府特殊津贴，江西省“赣鄱英才555工程”人选，江西省主要学科学术和技术带头人，江西省青年科学家（省杰出青年基金），江西省青年五四奖章获得者。
主要从事功能高分子和有机光电材料及器件研究。相关研究成果在以第 一作者或通讯作者在权威期刊上发表SCI学术论文100余篇，相关研究成果被美国化学会(ACS) 每周新闻"Noteworthy Chemistry"重点点评。获教育部高等学校自然科学二等奖1项，江西省自然科学二等奖3项，江西省高等学校科技成果奖3项。主持国家自然科学基金6项（含面上项目3项），省级和厅级项目20余项，申请发明专利10余项。科学网、江西日报等多家媒体对其进行了人物专访和专题报道。
担任《有机化学》《高分子物理》《高分子材料研究方法》《学科导论》和《前沿化学》等课程的本科教学，以及《功能高分子》研究生课程教学。主讲的课程获江西省精品课程，获江西省多媒体课件二等奖。培养的本科生获得国 家级创新创业训练计划项目，培养的研究生获全国宝钢特等奖和全国青少年科技创新奖。

前 言

功能高分子是一类具有特殊的电、磁、光、热、力、化学、生物等功能，在适当条件下具有传递、转换、储存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料。虽然直到20世纪60年代功能高分子的概念才逐渐形成，80年代中后期才成为独立学科而被重视，但它却是高分子材料科学中发展最为迅速的、与其他学科交叉最为广泛的一个研究领域。可以毫不夸张地说，功能高分子凭借其独特的性能在国民经济、国防建设、高新技术等领域均发挥着至关重要的作用，而且未来必将在更多的科技领域大放异彩。
立足于功能高分子基本原理，本书力求兼顾传统功能高分子和近年来发展较为迅猛的新型功能高分子，全面介绍了当前各类功能高分子的作用原理、分子结构与性能以及相关应用，并结合各位编者长期的研究经验，对部分章节进行了重点阐述。本书内容主要包括绪论、功能高分子的设计与制备、导电高分子、光功能高分子、热和磁功能高分子、高分子催化剂和高分子试剂、液晶高分子、智能高分子、分离功能高分子、医用及生物降解功能高分子、高分子纳米复合材料和功能化碳材料等11章。其中第1、2章由吴飞燕编写，第3、4、5章由胡笑添编写，第6、9、11章由袁凯编写，第7、8、10章由谌烈编写。全书由谌烈和吴飞燕统稿，张有辉、祝阳阳、徐镇田、王静、刘靓、游诗勇等也参与了本书部分章节的编写，同时对文稿中图、表、公式等进行了细致的编绘整理。
本书是在南昌大学研究生优质建设课程“功能高分子”多年教学经验基础上编写而成，希望读者通过学习能建立基本的概念，熟悉各类功能高分子的基本原理和代表性应用，为功能高分子的后续学习或研究奠定基础。本书同样适合高年级本科生学习，或者供相关工作人员阅读参考。在本书出版过程中得到了南昌大学研究生院的资助，在此表示感谢。
由于本书内容涉及化学、材料、物理、生物、医学、信息科学等众多相关学科，很多内容涉及一些正在快速发展的新兴边缘学科，虽然作者在编写过程中力争准确，但限于学识水平，书中难免存在不足和疏漏之处，恳请各位读者和专家批评指正。
编者
2024年12月

目 录

第1章 绪论 001
1.1 功能高分子的定义和特点 001
1.2 功能高分子的分类 001
1.3 功能高分子发展历史 002
1.4 功能高分子的发展趋势 004
第2章 功能高分子的设计与制备 005
2.1 功能高分子的结构与性能 005
2.1.1 化学组成的影响 005
2.1.2 官能团的影响 006
2.1.3 高分子骨架的影响 006
2.1.4 聚集态结构的影响 008
2.1.5 超分子结构的影响 009
2.2 功能高分子设计方法 009
2.2.1 根据已知功能的小分子设计 009
2.2.2 根据小分子或官能团与聚合物架之间的协同作用进行设计 010
2.3 功能高分子合成方法 011
2.3.1 活性阴离子聚合 011
2.3.2 活性阳离子聚合 013
2.3.3 活性离子型开环聚合 015
2.3.4 基团转移聚合 016
2.3.5 活性自由基聚合 017
2.3.6 其他高分子合成方法 023
2.4 功能高分子材料的制备 026
2.4.1 功能性小分子高分子化法 026
2.4.2 功能性小分子与高分子骨架结合法 027
2.4.3 聚合包埋法及物理共混法 029
2.4.4 功能高分子的其他制备技术 029
思考题 030
参考文献 030
第3章 导电高分子 031
3.1 概述 031
3.1.1 导电高分子的特点 031
3.1.2 导电高分子的分类 033
3.2 结构型导电高分子 033
3.2.1 电子导电高分子 034
3.2.2 离子导电高分子 040
3.3 复合型导电高分子 042
3.3.1 复合型导电高分子的结构和导电机理 043
3.3.2 金属基导电高分子 045
3.3.3 碳基导电高分子 046
3.3.4 复合型导电高分子的应用 048
思考题 049
参考文献 049
第4章 光功能高分子 051
4.1 概述 051
4.1.1 光功能高分子中的基本原理 051
4.1.2 光功能高分子的分类 052
4.2 光传导高分子 052
4.2.1 光导纤维的基础 053
4.2.2 光导纤维的分类 053
4.2.3 光传导高分子的分类和应用 054
4.3 光敏性高分子 054
4.3.1 光敏性高分子的分类 054
4.3.2 光敏性高分子的重要应用 055
4.4 电/光转化高分子 056
4.4.1 电/光转化高分子的特点 056
4.4.2 电/光转化高分子器件结构和发光机理 056
4.4.3 电/光转化高分子的分类 058
4.4.4 电/光转化高分子的应用 060
4.5 光/电转化高分子 060
4.5.1 光/电转化高分子作用机理 060
4.5.2 有机太阳能电池性能参数 060
4.5.3 光/电转化高分子的分类 062
4.5.4 光/电转化高分子的应用 066
4.6 光致导电高分子 066
4.6.1 光导电机理与性能 069
4.6.2 光致导电高分子的结构类型 069
4.6.3 光致导电高分子的应用 070
4.7 光致变色高分子 071
4.7.1 光致变色高分子的分类 071
4.7.2 光致变色高分子的应用 074
4.8 电致变色高分子 075
4.8.1 电致变色高分子的分类 075
4.8.2 电致变色高分子的应用 076
4.9 高分子非线性光学材料 077
4.9.1 高分子非线性光学材料的分类 077
4.9.2 高分子非线性光学材料的应用 078
4.10 高分子荧光材料 078
4.10.1 高分子荧光材料的分类 078
4.10.2 常见高分子荧光材料及应用前景展望 079
思考题 080
参考文献 080
第5章 热和磁功能高分子 082
5.1 热功能高分子 082
5.1.1 本征型导热高分子 082
5.1.2 填充型导热高分子 085
5.1.3 导热高分子的应用 087
5.1.4 导热高分子的导热机理 088
5.1.5 热电高分子 089
5.2 磁性高分子 093
5.2.1 概述 093
5.2.2 结构型磁性高分子 094
5.2.3 复合型磁性高分子 096
5.3 热和磁功能高分子研究展望 098
思考题 098
参考文献 098
第6章 高分子催化剂和高分子试剂 101
6.1 概述 101