功能高分子

本書是針對研究生和高年級本科生的功能高分子課程編寫的一部教學參考書。本書以功能高分子的發展歷史為線索，圍繞高分子的“電、光、熱、磁、生（生物醫用、生物藥用）、分離與化學、智能、液晶”等功能性，系統地介紹了這些功能高分子的基本概念、基本原理，重點闡明功能高分子的結構和組成與其功能性之間的關係，各種材料的研究方法和應用情況以及可能的應用前景。力求體現啓發性、探討性和連貫性,以滿足高年級本科生和研究生對教材的需求。本書可作為高等學校的化學、化工、高分子科學與工程、生物醫學材料與工程等相關專業的碩士研究生以及高年級本科生的參考教材，也可供從事相關專業研究與生產的工程技術人員參閲。 ^[1] 

緒論

0.1功能高分子的內涵2

0.2功能高分子的特點3

0.3功能高分子的分類3

0.4功能高分子歷史回顧與展望4

0.5高分子功能化途徑7

0.6高分子功能化原則9

第1章電功能高分子

1.1概述10

1.1.1材料的導電性能10

1.1.2材料的導電機理11

1.1.3電功能高分子材料的分類12

1.2電子導電型高分子14

1.2.1電子導電型高分子的結構14

1.2.2電子導電型高分子的性能15

1.2.3電子導電型高分子的合成16

1.2.4典型電子導電型高分子18

1.2.5電子導電型高分子的摻雜21

1.2.6提高電子導電型高分子電導率的途徑23

1.2.7電子導電型高分子的應用24

1.3複合型導電高分子27

1.3.1複合型導電高分子的組成27

1.3.2複合型導電高分子的導電機理28

1.3.3複合型導電高分子的製備方法29

1.3.4複合型導電高分子的性質與應用30

1.4離子導電型高分子31

1.4.1高分子離子導電機理31

1.4.2高分子結構對離子導電能力的影響32

1.4.3離子導電型高分子的種類與製備33

1.4.4離子導電型高分子的應用34

1.5其他類型的電功能高分子34

1.5.1駐極性高分子34

1.5.2壓電性高分子37

1.5.3熱電性高分子39

1.5.4抗靜電高分子41

1.5.5超導高分子41

第2章光功能高分子

2.1光功能高分子概述45

2.1.1光功能高分子分類45

2.1.2高分子光物理與化學原理46

2.2光傳導功能高分子47

2.2.1光導材料的重要參數47

2.2.2光導纖維基礎48

2.3光敏性高分子49

2.3.1光敏樹脂的重要參數49

2.3.2重要光敏樹脂50

2.3.3光敏樹脂印刷膠版52

2.3.4微電子集成光刻技術53

2.4電/光轉換高分子53

2.4.1電致發光現象與材料54

2.4.2電致發光元器件56

2.4.3高分子電致發光原理56

2.4.4高分子電致發光的顏色57

2.4.5高分子發光二極管PLED58

2.4.6電/光轉換高分子的應用60

2.4.7大功率PLED用含噻咯電致發光高分子61

2.5光/電轉換高分子61

2.5.1太陽能電池的光/電轉換原理62

2.5.2高分子太陽能電池材料63

2.5.3高分子太陽能電池的結構63

2.5.4太陽能電池的光/電轉換歷程與效率64

2.5.5高分子半導體的共混體異質結模型65

2.5.6高分子太陽能電池的應用前景與發展方向66

2.6光致導電高分子66

2.6.1光致導電現象66

2.6.2光致導電高分子的應用67

2.7光致變色高分子69

2.7.1光致變色現象與材料69

2.7.2光致變色原理70

2.7.3光致變色高分子70

2.7.4光致變色高分子的應用71

2.8電致變色高分子73

2.8.1電致變色現象與材料73

2.8.2電致變色高分子74

2.8.3電致變色高分子材料的應用75

第3章熱功能高分子

3.1固體材料導熱概論77

3.1.1温度場和温度梯度77

3.1.2傅里葉定律和熱導率77

3.1.3物質的傳熱機理78

3.1.4固體材料的導熱性79

3.2高分子材料的導熱性80

3.2.1高分子的熱導率80

3.2.2影響高分子熱導率的因素81

3.3導熱高分子的類型83

3.3.1本徵型導熱高分子83

3.3.2複合型導熱高分子87

3.3.3導熱絕緣高分子複合材料90

3.3.4導熱高分子材料的應用94

3.4熱電原理與材料95

3.4.1熱電現象95

3.4.2熱電原理97

3.4.3無機熱電材料101

3.5高分子熱電材料108

3.5.1導電性高分子熱電材料109

3.5.2納米複合型高分子熱電材料111

3.6熱電材料的應用111

3.6.1熱電測温112

3.6.2温差發電113

3.6.3熱電製冷114

第4章磁功能高分子

4.1物質磁性的基本原理115

4.1.1靜磁性與電磁性116

4.1.2物質磁性的類型120

4.1.3磁性材料的類型及其應用120

4.2複合型磁功能高分子122

4.2.1磁功能高分子的發展122

4.2.2複合型磁性高分子的主要類型123

4.2.3影響複合型磁性高分子材料性能的因素124

4.3結構型磁性高分子125

4.3.1磁性高分子分子設計準則126

4.3.2金屬有機磁性高分子126

4.3.3純有機磁性高分子的分子設計130

4.4磁功能高分子的應用展望136

第5章生物醫學功能高分子

5.1生物醫學功能高分子材料概論138

5.1.1高分子材料的生物相容性138

5.1.2生物醫學功能材料的功能性標準140

5.1.3生物醫學功能高分子材料生產加工的基本要求141

5.1.4生物醫學功能材料分類141

5.2高分子藥物141

5.2.1狹義高分子藥物142

5.2.2廣義高分子藥物143

5.2.3控釋型高分子藥物145

5.3血液淨化高分子材料150

5.3.1血液淨化材料150

5.3.2人工腎與血液透析151

5.4生物吸收性高分子材料152

5.4.1生物吸收性高分子材料概論152

5.4.2天然生物吸收性高分子材料153

5.4.3合成生物吸收性高分子材料154

5.5生物惰性高分子材料155

5.5.1硅油和硅橡膠155

5.5.2聚氨酯和聚甲基丙烯酸甲酯155

5.6生物醫用材料在體內的生物學反應155

5.6.1組織反應155

5.6.2血液反應156

5.6.3免疫反應157

5.6.4與人體組織的界面157

5.6.5在人體內的代謝途徑與產物158

5.6.6生物醫學材料的綜合評價158

5.7再生醫學與組織工程160

5.7.1再生醫學與組織工程概述160

5.7.2再生醫學與組織工程的核心內涵161

5.8人工器官用高分子材料163

5.9生物醫學材料的發展趨勢164

5.9.1再生醫學與組織工程材料面臨突破164

5.9.2納米生物醫學材料方興未艾165

5.9.3活性生物醫學材料尚待開拓165

5.9.4介入治療材料異軍突起166

5.9.5複合生物醫學材料仍是開發重點166

5.10基因治療聚合物載體研究進展167

5.10.1基因治療概述167

5.10.2谷胱甘肽響應基因傳遞系統167

5.10.3温度響應基因傳遞系統168

5.10.4pH響應基因傳遞系統168

第6章分離與化學功能高分子

6.1離子交換樹脂170

6.1.1離子交換樹脂的分類與命名171

6.1.2離子交換樹脂的合成172

6.1.3離子交換樹脂的主要性能173

6.1.4離子交換與再生原理175

6.1.5離子交換樹脂選用原則177

6.1.6離子交換樹脂應用實例177

6.2大孔吸附樹脂179

6.2.1大孔吸附樹脂的成孔技術180

6.2.2大孔吸附樹脂的主要性能180

6.2.3大孔吸附樹脂的吸附原理181

6.2.4固定牀吸附操作程序183

6.2.5吸附樹脂應用實例183

6.2.6特種類型吸附樹脂185

6.2.7窄分散聚合物微球186

6.3高分子分離膜188

6.3.1膜分離原理及其驅動力188

6.3.2高分子分離膜的分類189

6.3.3主要高分子分離膜類型及其分離工藝189

6.3.4高分子分離膜的應用191

6.4反應功能高分子192

6.4.1高分子催化劑193

6.4.2高分子試劑195

6.4.3固相合成法SPPS195

6.5高分子印跡技術201

6.5.1分子印跡與模板聚合物201

6.5.2印跡聚合物的合成201

6.5.3分子印跡聚合物的應用202

6.6環糊精超分子技術203

第7章智能高分子

7.1智能材料概述208

7.1.1智能材料的基本要素與分類208

7.1.2智能高分子的設計思路208

7.2智能高分子凝膠210

7.2.1高分子凝膠的物理化學基礎211

7.2.2非特異性智能高分子凝膠213

7.2.3特異性智能高分子凝膠216

7.2.4智能高分子凝膠的分子設計217

7.2.5智能高分子凝膠的合成218

7.2.6智能高分子凝膠的應用221

7.2.7提高智能高分子凝膠響應速率的途徑226

7.3智能纖維與織物227

7.3.1智能纖維的主要類型227

7.3.2智能纖維與織物的發展趨勢231

7.4形態記憶高分子232

7.4.1高分子材料的形態記憶原理232

7.4.2形態記憶高分子材料的加工與記憶過程232

7.4.3形態記憶高分子的特點233

7.4.4形態記憶高分子的應用233

7.5智能高分子膜與複合材料234

7.5.1智能高分子膜234

7.5.2智能高分子複合材料234

第8章液晶高分子

8.1液晶與液晶態236

8.1.1液晶研究簡史236

8.1.2液晶的結構特點237

8.1.3液晶的分類239

8.2液晶高分子概論239

8.2.1液晶高分子發展史239

8.2.2液晶高分子的分類240

8.3液晶高分子的結構240

8.3.1液晶高分子的織態結構240

8.3.2液晶高分子的晶態結構242

8.3.3液晶高分子的熱轉變行為242

8.3.4液晶高分子的電磁行為243

8.3.5液晶高分子的流變性244

8.4液晶高分子基本理論245

8.5主鏈型液晶高分子247

8.5.1主鏈型溶致液晶高分子247

8.5.2主鏈型熱致液晶高分子250

8.6側鏈型液晶高分子255

8.6.1非雙親性側鏈型液晶高分子255

8.6.2雙親性側鏈型液晶高分子259

8.7液晶高分子的應用260

8.7.1液晶顯示器261

8.7.2液晶高分子纖維262

第9章新型功能碳材料

9.1富勒烯265

9.1.1富勒烯的發現歷程266

9.1.2富勒烯的命名266

9.1.3富勒烯的結構267

9.1.4富勒烯的製備267

9.1.5富勒烯的純化268

9.1.6富勒烯的性質269

9.1.7富勒烯的應用270

9.2碳納米管272

9.2.1碳納米管的結構272

9.2.2碳納米管的分類273

9.2.3碳納米管的性能274

9.2.4碳納米管的製備方法275

9.2.5碳納米管的應用276

9.2.6碳納米管/聚合物複合材料277

9.3石墨烯278

9.3.1石墨烯的研究歷史278

9.3.2石墨烯的分類278

9.3.3石墨烯的結構279

9.3.4石墨烯的物理性能280

9.3.5石墨烯的製備280

9.3.6石墨烯的應用282

9.3.7中國的石墨烯現狀283

9.4碳纖維284

9.4.1碳纖維的結構與性能285

9.4.2碳纖維的分類286

9.4.3碳纖維的生產286

9.4.4碳纖維的應用287

參考文獻

自1994年至今在四川大學化學院從事教學和科研工作。2008至今負責主講化學學院的本科生專業課程“高分子化學”和碩士研究生的學位課程“高分子合成”； 2007至今負責高分子化學與物理專業本科生專業實驗課程“高分子科學實驗”的組織和指導工作；2011至今負責化學學院高分子專業本科生的教學實習和“設計實驗”的組織和指導工作。2014年起負責主講碩士研究生的學位課程“功能高分子”。　　20年多來，主要從事各種功能性高分子的合成和性能研究工作，先後承擔了各種橫向科研項目、軍口863、省部產學研項目、國家自然科學基金項目等50多項，發表學術論文近40篇，獲得國家發明專利7項。參加了2項四川省級教改項目。主持編寫了一部本科學生的實驗教材——《現代高分子科學實驗》，參編了一部本科教材——《高分子化學教程》，並多次獲四川大學教學成果獎。