文档介绍：高分子材料现代研究方法
材料与能源学院
主讲教师:曹有名
前言
一、《高分子材料现代研究方法》课程的性质
二、《高分子材料现代研究方法》课程的主要内容
三、《高分子材料现代研究方法》与本专业其它课程的关系
四、教材及主要参考书
一、课程的性质、目的与任务
本课程是为高分子材料专业(高分子化学与物理专业)研究生生开设的专业课。
其目的在于使学生系统地了解高分子材料现代主要分析测试方法的基本原理、仪器设备、样品制备及应用,掌握常见测试技术所获信息的解释和分析方法,最终使学生能够独立地进行材料的分析和研究工作。
高分子材料研究方法是研究高分子材料的一门主要的专业基础课程。作为理论基础,学生应掌握光谱、波谱、电镜、X-光衍射、流变仪以及差热分析等原理,会从基本理论出发去解决物质的结构、性能问题;作为应用手段,应熟练掌握和运用大精设备及智能化操作。会进行定性、定量分析方法。通过本课程的学习,能了解近代测试分析的应用现状和发展趋势,提高处理和解决实际问题的能力。
二、课程的主要内容与基本要求
高分子材料现代分析测试方法是关于材料成分、结构、微观形貌与缺陷等的现代分析、测试技术及其有关理论基础的科学。
高分子材料现代分析测试方法涉及材料成分、结构、形貌、热学性质及表面物理化学性质与状态等方面的分析测试技术和研究方法。
高分子材料现代分析测试不仅包括材料(整体的)成分、结构分析,也包括材料表面与界面分析、微区分析、形貌分析等诸多内容;也不仅是以材料成分、结构等分析测试为唯一目的,而是成为材料科学的重要研究手段,广泛应用于研究和解决材料理论和工程实际问题。
本课程主要学习光谱、波谱、电镜、X-光衍射、流变仪以及差热分析等仪器的原理,并运用这些理论去分析解决高聚物的结构和性能问题。它是一个技术性较强,理论知识要求广博深的应用科学,要求学生掌握方法原理,为论文研究工作打下基础,并为深入进行某一专题的研究奠定可靠的技术手段和方法。
主要内容
高分子材料现代分析测试方法涉及的分析测试技术和方法种类繁多,内容极其广泛。
对于传统方法、近代方法和现代方法的划分问题,不同的专家学者认识不同,且随科学技术的发展而变化。
因此,相近内容的教材或专著的名称多种多样,比如,“材料分析测试方法”、“材料现代分析方法”、“材料近代分析测试方法”、“材料分析测试技术”、“现代分析技术”、“现代仪器分析原理与技术”等等。
材料分析是通过对表征材料的物理性质或物理化学性质参数及其变化(称为测量信号或特征信息)的检测实现的。
换言之,材料分析的基本原理(或称技术基础)是指测量信号与材料成分、结构等的特征关系。
采用各种不同的测量信号(相应地具有与材料的不同特征关系)形成了各种不同的材料分析方法。
主要内容
基于电磁辐射及运动粒子束与物质相互作用的各种性质建立的各种分析方法已成为材料现代分析方法的重要组成部分,大体可分为光谱分析、电子能谱分析、衍射分析与电子显微分析等四大类方法。
此外,基于其它物理性质或电化学性质与材料的特征关系建立的色谱分析、质谱分析、电化学分析及热分析等方法也是材料现代分析的重要方法。
尽管不同方法的分析原理(检测信号及其与材料的特征关系)不同及具体的检测操作过程和相应的检测分析仪器不同,但各种方法的分析、检测过程均可大体分为信号发生、信号检测、信号处理及信号读出等几个步骤。
相应的分析仪器则由信号发生器、检测器、信号处理器与读出装置等几部分组成。
主要内容
信号发生器使样品产生(原始)分析信号,
检测器则将原始分析信号转换为更易于测量的信号(如光电管将光信号转换为电信号)并加以检测,
被检测信号经信号处理器放大、运算、比较等后由读出装置转变为可被人读出的信号被记录或显示出来。
依据检测信号与材料的特征关系,分析、处理读出信号,即可实现材料分析的目的。
本门课程的主要内容
本门课程共分七篇:
第一篇波谱分析
主要红外光谱、激光拉曼散射光谱法、紫外光谱法、核磁共振谱、质谱、X射线法等的原理及分析方法
第二篇聚合物相对分子质量及相对分子质量分布
光散射法测定质均相对分子量、粘度法测定聚合物相对分子量、凝胶渗透色谱(GPC)
第三篇热分析
差热扫描量热法和差热分析法(DSC、DTA)、热重分析法、
第四篇显微分析技术
光学显微镜法、电子显微镜法(SEM、TEM)、电子探针显微分析、原子力显微分析
第五篇高分子材料的鉴别和分析
第六篇物理性能测试
第七篇综合分析
三、与本专业其它课程的关系
本门课程是以高等数学、大学物理、无机及分析化学、有机化学、物理化学、晶体学等课程为基础的,因此,学好这些前期课程是学好材料现代分析测试方法的前提。同时,材料现代分析测试方法又为后续专业课程如材料合成与制备方法、陶瓷、功能材料、高分子材料