高分子材料（Polymeric Materials）

领域概述：高分子材料是由长链高分子（聚合物）构成的材料，包括塑料、橡胶和纤维等。根据受热时的行为可将塑料分为两大类：热塑性聚合物和热固性聚合物。热塑性塑料在加热到一定温度后软化融化，冷却后重新固化，这个过程可逆且可重复，这类材料通常具有可回收和二次成型的特点（典型如聚乙烯、聚丙烯、PET 等）；热固性塑料则在初次加热时发生交联固化，形成三维网络结构，之后即使再加热也不会熔融，而是在过高温度下分解，因此热固性塑料制品具有优异的耐热和溶剂稳定性，但无法再加工成型（如环氧树脂、酚醛树脂等）。高分子的分子结构（链节组成、支化度、交联度等）和聚集态结构（结晶或无定形）决定其宏观性能。结晶型聚合物（如半结晶聚乙烯）在冷却时可形成有序晶区，因而刚性和耐热性较高；无定形聚合物（如PS、PMMA）则主要以乱糟糟的线团形式存在，通常透明且易于热塑。大多数高分子材料存在一个玻璃化转变温度 (Tg)：低于 Tg 时材料呈刚性玻璃态，高于 Tg 则进入橡胶态或黏流态。玻璃化转变对应的是聚合物链段运动能力的突然变化，这一性质对于决定材料的使用温度范围非常重要。弹性体（橡胶）是高分子的特殊一类，通常具有轻度交联，在室温下就处于高弹态，因而表现出超高的弹性形变能力（如硅橡胶、丁苯橡胶）。高分子材料还包括许多功能高分子：例如导电高分子、光致变色高分子、生物可降解高分子等，扩展了聚合物在电子、生物医用领域的应用可能。

高分子材料的结构与性能关联可以用几个关键概念来总结：分子量（以及其分布）影响材料的力学强度和黏度；结晶度决定材料的硬度、密度和透明度；侧链与官能团影响材料的玻璃化转变温度和化学相容性；交联程度则显著提升材料的弹性恢复和热稳定性。加工条件（如冷却速率、牵引拉伸）也会改变聚合物的结晶取向，从而影响性能——纤维材料就是通过拉伸取向大分子链获得高强度的。典型应用方面，热塑性塑料广泛用于包装、容器和日用制品，工程塑料（如尼龙、PC、POM）因其优良的综合性能在机械和电子领域取代部分金属，热固性塑料用作涂料、粘合剂以及复合材料基体，橡胶则不可或缺于轮胎、减震元件等。现代高分子科学还关注可持续性，例如开发可降解的生物基聚合物替代传统塑料，以减轻环境负担。

参考学习资料

1) 课程 / 公开课

IIT Kharagpur/NPTEL：Introduction to Polymer Science（2018）
入门到进阶 MOOC；建议具备普通化学与材料概论。主题涵盖聚合反应与动力学、分子量分布、结构与形态（结晶/无定形）、热/力学行为（Tg、黏弹性）与表征（GPC、DSC/TGA）；配有每周测验。
链接：https://archive.nptel.ac.in/courses/104/105/104105091/。

2) 教材 / 书籍

化学工业出版社：《高分子化学》（潘祖仁主编，第3版，2011）
适合材料/化工本科生；涵盖自由基与逐步聚合、共聚与反应动力学、分子量及分布、结构与性能关系；附例题与思考题，便于与实验课程联动。
链接：https://product.chemicalbook.com/Books/202007/15704.htm（出版社页暂缺〔以权威目录/产品库替代〕）。

高等教育出版社/（Pearson）：Polymer Science and Technology（Joel R. Fried，3e，2014）
英文主教材之一，面向高年级本科/研初；关键词：聚合机理与动力学、结构表征、热塑/热固、加工与回收；含示意图、例题与章节习题，可作为外语阅读与对比学习材料。
链接：https://www.pearson.com/en-us/subject-catalog/p/polymer-science-and-technology/P200000006585/9780137039555。

（推荐延伸）《高分子物理》（何曼君等，第3版，2008）
与《高分子化学》配套使用。

顶级期刊： 包括 Macromolecules、Polymer 等。