高分子物理

研究高分子物质物理性质的科学

高分子物理是研究高分子物质物理性质的科学。其研究的主要方向包括高分子形态，高分子机械性能，高分子溶液，高分子结晶等热力学和统计力学方向的学科，以及高分子扩散等动力学方面的学科。

发展历程

在过去的近一百年中，高分子材料工业取得了突飞猛进的发展。如今高分子材料已经不再是金属、木、棉、麻、天然橡胶等传统材料的代用品，而是国民经济和国防建设中的基础材料之一。与此同时，高分子科学的三大组成部分——高分子化学、高分子物理和高分子工程也日趋成熟。

研究目标

高分子物理是研究高分子的结构、性能及其相互关系的学科，它与高分子材料的合成、加工、改性、应用等都有非常密切的内在联系。因为只有掌握了高分子结构与性能之间的内在联系及其规律，才能有的放矢地指导高分子的设计与合成，合理地选择和改性高分子材料，并正确地加工成型各种高分子制品。高分子物理课程建立在物理化学、高分子化学、固体物理、材料力学等课程的基础之上，同时又是高分子材料、高分子成型加工等课程的基础，是高等学校高分子材料科学与工程专业最重要的专业基础课程之一。

材料

近年来，具有各种特殊功能的高分子材料（包括生物医用高分子、光电磁功能高分子、高分子分离膜、吸附与分离树脂、智能凝胶等）及其器件的研究与开发得到迅速发展。这正是得益于人们对高分子结构与性能关系的深刻理解，同时也为高分子物理提供了新的内容。但是，鉴于功能高分子的基础研究还没有形成比较完整的体系。

结构特点

高分子与低分子的区别在于前者相对分子质量很高，通常将相对分子质量高于约1万的称为高分子，相对分子质量低于约1000的称为低分子。相对分子质量介于高分子和低分子之间的称为低聚物（又名齐聚物）。一般高聚物的相对分子质量为10^4~10^6，相对分子质量大于这个范围的又称为超高相对分子质量聚合物。

高分子化合物的主要结构特点是：

（1）相对分子质量大，相对分子质量往往存在着分布；

（2）分子间相互作用力大；分子链有柔顺性；

（3）晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。

高分子的结构是非常复杂的，整个高分子结构是由不同层次所组成的，可分为三个主要结构层次。

由于高分子结构的特点，使高分子具有如下基本性质：比重小，比强度高，弹性，可塑性，耐磨性，绝缘性，耐腐蚀性，抗射线。

此外，高分子不能气化，常难溶，粘度大等特性也与结构特点密切相关。

中英文

英文中“高分子”或“高分子化合物”主要有两个词，即polymers和Macromolecules。前者又可译作聚合物或高聚物；后者又可译作大分子。这两个词虽然常混用，但仍有一定区别，前者通常是指有一定重复单元的合成产物，一般不包括天然高分子，而后者指相对分子质量很大的一类化合物，它包括天然和合成高分子，也包括无一定重复单元的复杂大分子。

结晶

形态和结构

聚合物的基本性质主要取决于链结构，而高分子材料或制品的使用性能则很大程度上还取决于加工成型过程中形成的聚集态结构。聚集态可分为晶态、非晶态、取向态、液晶态等，晶态与非晶态是高分子最重要的两种聚集态。

结晶形态主要有球晶、单晶、伸直链晶片、纤维状晶、串晶、树枝晶等。球晶是其中最常见的一种形态。

结晶形态都是由三种基本结构单元组成，即无规线团的非晶结构、折叠链晶片和伸直链晶体。所以结晶形态中都含有非晶部分，是因为高分子结晶都不可能达到100%结晶。

高分子晶体的特征

⑴、高分子晶体本质上是分子晶体。

⑵、具各向异性。

⑶、无立方晶系。

⑷、晶体结构具有多重性。

⑸、高分子结晶的不完全性。

典型的结晶形态