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第1篇 聚合物力学性能及其与结构－应用的关联3

1 模量3

1.1 平行于链轴方向的模量计算3

1.1.1 依据价键力场的Treloar计算方法3

1.1.2 依据准一维链力场的量子化学从头计算方法4

1.1.3 聚合物晶体模量与结构关系的分子理论6

1.1.4 凝胶纺丝超高相对分子量聚乙烯纤维的实际模量8

1.2 聚合物晶体的三维弹性常数9

1.2.1 应力状态9

1.2.2 广义胡克定律与弹性常数张量11

1.2.3 聚合物晶体三维弹性常数的计算方法12

1.2.4 具有三维高模量的新型聚合物晶体的分子设计13

参考文献15

2 屈服18

2.1 均相玻璃态聚合物的屈服行为18

2.1.1 屈服应力对温度和应变速率的依赖性19

2.1.2 Eyring固态流动模型20

2.1.3 Ree-Eyring模型21

2.1.4 Fotheringham-Cherry协同模型及其屈服应力表达式22

2.1.5 聚合物的β力学松弛与材料屈服的关系24

2.2 聚合物在多维应力作用下的屈服判据24

2.2.1 聚合物在多维应力作用下屈服的特点25

2.2.2 具有压力依赖性的聚合物屈服判据26

2.3 半晶与非均相聚合物的二次屈服行为27

2.3.1 半晶聚合物的二次屈服行为27

2.3.2 非均相聚合物的二次屈服行为32

参考文献36

3 断裂39

3.1 与聚合物材料断裂相关的基本概念与基本理论39

3.1.1 裂纹类型39

3.1.2 断裂行为分类40

3.1.3 脆－韧转变43

3.1.4 缺口敏感性44

3.1.5 Griffith理论46

3.2 线弹性断裂力学基本理论及其在聚合物中的应用48

3.2.1 裂纹扩展的应变能释放率和吸收能量率及其在聚合物中的应用49

3.2.2 应力场强度因子与断裂韧性及其在聚合物中的应用53

3.3 弹塑性断裂力学基本理论及其在聚合物中的应用58

3.3.1 裂纹顶端张开位移（CTOD）及其在聚合物中的应用58

3.3.2 J积分理论及其在聚合物中的应用61

3.3.3 基本断裂功（EWF）及其在聚合物中的应用65

3.4 聚合物材料的断口形貌71

3.4.1 聚合物材料断口形貌的一般特征71

3.4.2 聚合物材料断口形貌研究实例80

参考文献84

4 增韧87

4.1 增塑剂增韧聚合物87

4.2 橡胶颗粒增韧聚合物及其增韧机制89

4.2.1 橡胶颗粒增韧聚合物实例89

4.2.2 多重银纹机制90

4.2.3 多重剪切屈服机制95

4.2.4 多重银纹＋多重剪切屈服机制96

4.2.5 空穴化与界面脱粘引起橡胶颗粒附近应力集中状态的改变97

4.2.6 局部择优取向结晶效应100

4.2.7 临界韧带厚度与逾渗模型101

4.3 硬质颗粒增韧聚合物及其增韧机制104

4.3.1 硬质颗粒增韧聚合物实例104

4.3.2 硬质颗粒增韧聚合物的机制探讨106

4.3.3 硬质颗粒增韧与橡胶颗粒增韧情况的比较110

4.4 纳米颗粒增韧聚合物及其增韧机制111

4.4.1 纳米颗粒增韧聚合物实例112

4.4.2 纳米颗粒增韧聚合物的机制探讨113

4.4.3 纳米颗粒增韧与微米－亚微米颗粒增韧情况的比较113

4.4.4 纳米颗粒分散程度对复合材料增韧效果的影响115

参考文献115

5 增强118

5.1 增强剂119

5.1.1 纤维状增强剂119

5.1.2 鳞片状增强剂145

5.2 聚合物基体149

5.2.1 热固性树脂基体149

5.2.2 热塑性聚合物基体161

5.3 聚合物基体与增强剂的界面161

5.3.1 界面的形成162

5.3.2 界面的破坏172

5.3.3 增强剂的表面处理173

5.4 纤维增强塑料的力学性能178

5.4.1 连续纤维单向增强聚合物的模量与泊松比178

5.4.2 连续纤维单向增强聚合物的强度186

5.4.3 连续纤维单向增强聚合物的偏轴拉伸强度193

5.4.4 其他力学性能指标与几个连续纤维增强热固性聚合物的力学性能实例194

5.4.5 连续纤维增强热塑性聚合物的力学性能实例195

5.4.6 非连续纤维增强热塑性聚合物的力学性能199

5.4.7 一些非连续纤维对热塑性聚合物的增强效果及其影响因素的实例204

小结211

参考文献211

第2篇 聚合物导电性能及其与结构、应用的关联219

6 电子导电聚合物219

6.1 金属、半导体和绝缘体的能带结构特点219

6.1.1 金属能带结构的特点220

6.1.2 半导体和绝缘体能带结构的特点221

6.2 导电聚合物研究223

6.3 结构特点226

6.3.1 分子结构226

6.3.2 固态结构231

6.4 导电聚合物掺杂238

6.4.1 导电聚合物的掺杂、p型掺杂和n型掺杂240

6.4.2 导电聚合物的掺杂方法242

6.5 π共轭聚合物的能带结构、载流子与导电机理247

6.5.1 π共轭聚合物的能带结构247

6.5.2 π共轭聚合物的载流子251

6.5.3 π共轭聚合物的导电机理276

6.6 导电聚合物的应用前景与实例279

6.6.1 在固体电容器中的应用280

6.6.2 在超级电容器中的应用281

6.6.3 在聚合物发光二极管（PLED）及其点阵显示屏中的应用284

6.6.4 在聚合物光伏电池中的应用293

参考文献303

7 聚合物导电复合材料314

7.1 聚合物导电复合材料导电性的逾渗理论315

7.1.1 蒙特卡罗模拟对导电逾渗特点的简要描述315

7.1.2 逾渗理论的定量模型317

7.1.3 双重逾渗模型325

7.1.4 混杂逾渗328

7.2 导电复合材料的PTC效应和NTC效应333

7.2.1 聚合物基导电复合材料PTC效应和NTC效应的形成机理335

7.2.2 影响PTC效应和后NTC效应的因素335

7.2.3 双重PTC效应341

参考文献342

8 离子导电聚合物345

8.1 含离子或含可电离基团的聚合物345

8.2 质子导电聚合物346

8.3 质子交换膜的结构347

8.3.1 质子交换膜的化学结构347

8.3.2 DMFC中质子交换膜的纳米级相分离结构和质子输运机理353

8.4 质子交换膜在DMFC中的应用355

8.5 聚合物电解质在锂离子电池中的应用357

8.5.1 固体聚合物电解质在锂离子电池中的应用358

8.5.2 凝胶聚合物电解质在锂离子电池中的应用363

8.5.3 微孔型凝胶聚合物／液体混杂电解质在锂离子电池中的应用365

8.5.4 “单离子”聚合物电解质在锂离子电池中的应用368

8.5.5 高分散纳米TiO2材料在凝胶聚合物电解质中的应用369

参考文献372

附录A 主要英文缩写376

附录B 主要符号含义382