《The Mesoscopic Theory of Polymer Dynamics》书评

材料学院周艳

一、绪言

《聚合物动力学的介观理论》一书由马耳他Malta大学物理系的Vladimir N. Pokrovskii 编著，荷兰Kluwer Academic Publishers于2000年出版。

21世纪可以说是聚合物的世纪。合成聚合物材料（纤维、塑料、橡胶）在我们的生活中得到了广泛的应用并起着举足轻重的作用。聚合物在分子尺寸上有别于其它物质。它们包含了成千上万个原子（分子量高达10⁶以上），具有宏观直线长度（10^-4cm以上），因而也叫大分子。大分子中的原子通过各种价建牢固地结合在一起，形成单一本体。聚合物中微弱的范德华力对形成这个体系的大分子具有一定的作用。虽然聚合物体系的结构比低分子固体或液体的要复杂得多，但它们也具有一些普遍的特性：大分子中的原子是有序的，不过单个大分子的质量中心是随意分布的。聚合物体系的力学性能综合了固体的弹性和液体的流动性，它们的行为特点可用粘弹性来概括。粘弹性与聚合物体系的缓慢松弛（松弛时间在1秒以上）紧密相连。

二．本书特点

本著作重点描述线型聚合物的浓溶液或熔体的松弛特性。与Doi和Edwards（1986），Bird等人（1987）编写的关于聚合物动力学的教材不同，作者利用了介观法来研究聚合物动力学，这种方法与体系中单分子动力学相关。从严格的唯象学观点来看，介观法是一种微观大分子方法。它展示了各现象之间的内在联系，比唯象法更具体。介观法需要引入一些介观参数，这些参数由实验观察所确定。介观法可以从大分子的角度而无需其它特别的假设来解释聚合物熔体的动力学行为的各不同现象，如漫射、中子散射、粘弹性、双折射等。介观法组成了一个唯象构架，在此构架内弱偶联大分子的观察结果也在考虑之列。体系中大分子热运动结果图与有关大分子定域化的观点相一致。本书的介观理论引入了中间长度，正如Edwards和Gennes所设想的，中间长度是该理论中最重要的参数。实际上除了单体摩擦系数以为，介观法不需要其余参数来描述聚合物熔体的动力学。

本书包含了介观理论的基本原理，反应了目前对聚合物溶液和熔体的松弛行为的认识形势。本书内容与分子物理、流体力学、聚合物物理以及材料科学等领域息息相关。本书是专业研究人员的理想参考书，同时对以上所述各专业的具有物理和数学背景的研究生也很有益。

三、本书主要内容

本书共有十部分。第一部分是引言，介绍了平衡态的大分子体系。回顾了大分子的微观模型、珠－簧模型、普通常规配位、排除体积效应、大分子溶液、弱偶联大分子、聚合物网络的弹性、结晶和玻璃态体系。

第二部分介绍了粘性液体中的大分子动力学，包括大分子动力学方程、大分子线团内的流体动力学相互作用、大分子线团的耐阻力系数、有效的颗粒耐阻力系数、分子内摩擦、线型方式、即时线型方式。

第三部分讲述了缠结体系中的大分子动力学，涉及了多链、单链问题，方便记忆的启发式思索、蛇型大分子动力学。

第四部分是弱偶联大分子的低频方式，包括线型运动方式、官能团相关性、大分子线团的松弛。

第五部分介绍了定域效应，包括大分子的移动，大分子的定域效应，大分子的爬行移动，似弹性中子散射，最慢松弛过程以及基本的动力学参数。

第六部分介绍了线型粘弹性，包括以下内容：流动体系的应力，粘性液体中的大分子，粘弹性液体中的大分子，动态模量和松弛分支，中间长度的弹性模量，浓度和分子长度，频率－温度叠加，稀聚合物混合物的粘弹性。

第七部分是松弛方程，包括颗粒移动的各向异性，大分子动力学方程的Markovian形式，非平衡态方程，大分子构象的松弛，取向松弛、流动的大分子线团的尺寸和形式。

第八部分介绍了唯象理论中的松弛过程，包括动量和角动量的守恒规律，能量和熵平衡守恒规律，热力学溶剂和松弛过程，慢运动相对原理，非线型粘弹流体的构成关系及其不同形式。

第九部分介绍了粘弹性的非线型效应，包括稀聚合物溶液的构成关系、缠结体系的构成关系、简单剪切流动的稳定态、单一模式简化、单一松弛构成关系、Vinogradov 构成关系、剪切和伸长粘性的关系、可逆应变。

第十部分光学各向异性，包括相对介电常数张量，聚合物体系的介电常数张量，光双折射，单一剪切流稳定态的各向异性，稀溶液的振荡双折射，浓溶液的振荡双折射。

作者最后对本书进行了小结。

本书馆藏索书号： O631 P761