作為一名工科學(xué)生,本科期間建立的基本知識(shí)體系相當(dāng)重要,尤其是將來(lái)確定從事本專業(yè)的同學(xué),這個(gè)知識(shí)體系將決定我們?cè)诓牧蠈W(xué)領(lǐng)域能做多遠(yuǎn)。下面介紹的幾門課是材料學(xué)的核心課程,其中工科高等數(shù)學(xué)是深入學(xué)習(xí)所有課程的基本工具,一定要掌握好;而無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、材料物理性能、材料力學(xué)性能,是專業(yè)基礎(chǔ)課程,這是材料專業(yè)的理論基礎(chǔ),是學(xué)習(xí)專業(yè)方向課的基礎(chǔ);而電化學(xué)、高分子物理、高分子化學(xué)、物理冶金原理等課程是專業(yè)課,分別引導(dǎo)大家進(jìn)入材料學(xué)不同分支的學(xué)習(xí),是將來(lái)選擇研究生方向的基礎(chǔ)??梢?jiàn)我們所學(xué)的課程是構(gòu)成我們知識(shí)體系的基石,是環(huán)環(huán)緊扣、層層深入的,那么如何才能學(xué)好這些課程呢?下面我逐個(gè)介紹一下。
無(wú)機(jī)化學(xué)的研究范圍廣,涉及許多領(lǐng)域。但作為化學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課程,無(wú)機(jī)化學(xué)首先是對(duì)基礎(chǔ)的化學(xué)原理進(jìn)行比較系統(tǒng)的學(xué)習(xí),使同學(xué)們掌握有關(guān)化學(xué)方面的基本概念、定律和理論;然后對(duì)各種元素及其化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用等知識(shí)進(jìn)行研究,使學(xué)生對(duì)自然界的物質(zhì)從本質(zhì)上有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí);最后對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)的學(xué)科前沿和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)介,使我們對(duì)該學(xué)科的最新發(fā)展有一個(gè)初步了解,激發(fā)求知欲。
無(wú)機(jī)化學(xué)的實(shí)驗(yàn)性強(qiáng),也有自身的理論。無(wú)機(jī)化學(xué)設(shè)有理論課和實(shí)驗(yàn)課,它們是一個(gè)整體,是互相補(bǔ)充和完善的,學(xué)習(xí)中不能偏廢。辯證的來(lái)說(shuō),實(shí)驗(yàn)可以加深感性認(rèn)識(shí),而理論可以加深對(duì)感性認(rèn)識(shí)的理解。
元素和化合物的性質(zhì)是無(wú)機(jī)化學(xué)的重要組成部分,要把每種化合物的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的關(guān)系聯(lián)系起來(lái),并從理論上加以理解是困難的,有的目前也是不可能的。如H2O2具有熱不穩(wěn)定性、氧化還原性和催化分解等性質(zhì),這些性質(zhì)從H2O2的結(jié)構(gòu)是可以解釋的,而I2與Na2S2O3反應(yīng)為什么生成Na2S4O6,雖然老師告訴我們這個(gè)從理論上其實(shí)難以說(shuō)明……但該反應(yīng)極為重要,應(yīng)加以記憶。
無(wú)機(jī)化學(xué)體現(xiàn)了一點(diǎn)論和多種處理方法的關(guān)系。所謂一點(diǎn)論是指物質(zhì)的客觀屬性,但客觀屬性可以用不同的觀點(diǎn)解釋,或不同的方法加以處理,如同學(xué)們很快會(huì)接觸到的近代共價(jià)鍵理論就有價(jià)鍵理論和分子軌道理論,而這兩種理論中又有多種處理方法,如價(jià)鍵理論中的雜化軌道、共振等??傊瑹o(wú)機(jī)化學(xué)是化學(xué)專業(yè)重要的基礎(chǔ)課,具有承前啟后的作用,大家如果要學(xué)習(xí)材料專業(yè)就一定要先學(xué)好它!
有機(jī)化學(xué)這門課,說(shuō)好學(xué)也好學(xué),說(shuō)難也挺難。說(shuō)它好學(xué),是因?yàn)檫@門課從某種程度來(lái)說(shuō),是高中化學(xué)的延伸,對(duì)于高中化學(xué)基礎(chǔ)好的同學(xué)來(lái)說(shuō),接受比較快,上手也比較容易。與高中時(shí)的學(xué)習(xí)相比,我們?cè)谶@門課上學(xué)到的知識(shí),更加系統(tǒng)和深入了。例如烷、烯、炔、芳環(huán)化合物、鹵代烷、醇和醚、醛和酮、羧酸、硝基化合物等方面的內(nèi)容,高中階段皆有涉及,因此新增的內(nèi)容除了一些略微復(fù)雜的人名反應(yīng),更重要的是對(duì)反應(yīng)機(jī)理的探討,即從分子、電子的角度,對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析。如路易斯酸堿是怎樣的概念?該反應(yīng)是親核反應(yīng),還是親電反應(yīng)?有機(jī)化合物分子中原子的排列順序、立體位置,化學(xué)鍵的接合狀態(tài),分子中電子的分布狀態(tài),以及他們是如何影響該有機(jī)化合物的物理與化學(xué)性質(zhì)的。
這門課開(kāi)設(shè)于大一下學(xué)期,為我們授課的鄧元副教授畢業(yè)于清華大學(xué),專業(yè)基礎(chǔ)非常扎實(shí),講起課來(lái),非常得心應(yīng)手、生動(dòng)有趣。老師的講解將我們帶進(jìn)了豐富多樣的有機(jī)化學(xué)的世界,從高深繁復(fù)的科研領(lǐng)域前沿到切實(shí)發(fā)生在我們身邊的日常生活,有機(jī)化學(xué)無(wú)處不在。近來(lái)鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)的三鹿奶粉事件中,致病元兇三聚氰胺的名字以及其化學(xué)分子式因反復(fù)出現(xiàn)于各大媒體而廣為大家熟知。那么三聚氰胺為什么會(huì)對(duì)人體造成如此危害?是由于自身的化學(xué)性質(zhì)還是與人體內(nèi)的其他物質(zhì)發(fā)生了什么有害的反應(yīng)?你可知三聚氰胺其實(shí)是工業(yè)上一種相當(dāng)重要的原料?還有,獲得08年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的研究課題“熒光蛋白”可以與三鹿事件聯(lián)系起來(lái),用于制作便于隨時(shí)隨地檢測(cè)牛奶中各種有毒物質(zhì)的試紙,這些你又可曾了解?別急,有機(jī)化學(xué)會(huì)幫助你由淺入深的了解這一切。
物理化學(xué)作為專業(yè)基礎(chǔ)課,也是將來(lái)的考研課,重要性不言而喻。這門課開(kāi)設(shè)在大二上學(xué)期,無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)3門課程之后。物理化學(xué)研究的范疇主要分以下三個(gè):化學(xué)熱力學(xué)——研究化學(xué)平衡規(guī)律;化學(xué)動(dòng)力學(xué)(以及傳輸過(guò)程)——研究化學(xué)反應(yīng)速率規(guī)律;物質(zhì)結(jié)構(gòu)——研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)的關(guān)系。與從前的學(xué)習(xí)對(duì)比較為顯著的一點(diǎn)是對(duì)很多問(wèn)題的探討都上升到了定量的角度。材料專業(yè)的課程設(shè)置環(huán)環(huán)相扣,到這時(shí)我們已經(jīng)對(duì)自己在學(xué)什么、將來(lái)要做什么有了一定的了解,知識(shí)也更加系統(tǒng)化了。
物理化學(xué)用到的概念、符號(hào)、公式很多,公式使用條件也嚴(yán)格,而且邏輯性強(qiáng)。比如從特殊的現(xiàn)象中總結(jié)出一般的規(guī)律,研究理想的模型、平衡態(tài)推廣到真實(shí)的情況,由宏觀世界深入到微觀世界的研究等等。學(xué)的多了,才會(huì)發(fā)現(xiàn),原來(lái)我們的人類世界、社會(huì)發(fā)展竟然也符合其中的許多規(guī)律。“熵”是描述化學(xué)體系不穩(wěn)定性的概念,可以叫做“混亂度”。每當(dāng)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生要產(chǎn)生新的物質(zhì)時(shí),體系的熵值增大,即所謂的“熵增原理”。這種變化人類歷史規(guī)律十分相似。新的朝代總是誕生于上一個(gè)朝代末期的亂世紛紜,好比時(shí)代這個(gè)大體系的熵值猛然增加,于是舊時(shí)代消失,新時(shí)代開(kāi)始。又如“勒-沙特列原理”——如果改變影響平衡的條件之一(如溫度,壓強(qiáng),以及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的濃度),平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。這個(gè)趨勢(shì)是不是比較眼熟?對(duì)了,這不正是革命者們所說(shuō)的“哪里有壓迫,哪里就有反抗”么?先人稱理科知識(shí)為“格致”——格物致知:“格,至也。物,猶事也。致,推極也,知,猶識(shí)也。”研究一門學(xué)科而能即物窮理,凡事都能弄明白,探究竟,這就是物理化學(xué)的魅力所在。
材料物理性能這門課,結(jié)合了一定固體物理的知識(shí),對(duì)表征材料的各個(gè)物理性能及其依賴環(huán)境的變化情況進(jìn)行了探討。記得上第一節(jié)課時(shí),雖然我們以前在無(wú)機(jī)化學(xué)、大學(xué)物理等課程上對(duì)量子力學(xué)有一點(diǎn)的了解,但還是覺(jué)得接受起來(lái)比較困難。然而,固體物理這一部分的內(nèi)容是所有后面學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),十分重要。在當(dāng)今材料科學(xué)的發(fā)展中,具有功能性的材料逐漸成為研究的熱點(diǎn)。所謂功能性,一方面是指材料起能量傳輸?shù)淖饔脮r(shí)表現(xiàn)出來(lái)的“一次功能”,如吸隔音性、傳熱性、導(dǎo)電性、介電性等等;另外一種,是材料輸入和輸出的能量為不同的形式時(shí),材料對(duì)能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換的“二次性能”,如熱電效應(yīng)、光電效應(yīng)、壓電效應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)等等。在這門課上,我們弄明白了金屬和非金屬分別是怎樣導(dǎo)熱和導(dǎo)電的;半導(dǎo)體微觀的工作原理;在平行板電容器中增加電容電介質(zhì)材料極化的機(jī)制;晴朗的天空為什么是湛藍(lán)色的;材料為什么是透明的和它是怎樣染色的;紅外技術(shù)是怎么回事;磁盤、磁帶等信息存儲(chǔ)材料是如何工作的。有很多現(xiàn)象,其實(shí)從我們小的時(shí)候就已經(jīng)注意到了,然而隨著成長(zhǎng),我們是否越來(lái)越對(duì)此習(xí)以為常,而不去注意它們的神奇和美麗了?到課程結(jié)束的時(shí)候,回過(guò)頭來(lái)想一想,就會(huì)發(fā)現(xiàn)我們所學(xué)的知識(shí)是那么緊密地與生活結(jié)合在一起。
材料工程基礎(chǔ)隨著當(dāng)代新材料的發(fā)展和對(duì)傳統(tǒng)材料的要求的提高,材料制備工程的成材技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)高性能材料應(yīng)用的基礎(chǔ)。
本課程是針對(duì)材料科學(xué)與工程專業(yè)三年級(jí)上學(xué)期一級(jí)學(xué)科需要而開(kāi)設(shè)的,它首次將三大材料的制備科學(xué)與技術(shù)融為一門課程。全書圍繞金屬、陶瓷、高分子復(fù)合材料等三大材料成材過(guò)程的技術(shù)原理、工藝和方法,論述了材料制取合成、材料加工成形、材料改性與表面加工以及材料復(fù)合,使我們?cè)讷@得較廣泛的材料工程基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí),掌握材料制備過(guò)程中的基本科學(xué)原理和技能,從而能根據(jù)材料的性能、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用要求,提出材料制備加工的方案與方法。金屬材料的處理技術(shù)首先要從金屬的冶煉開(kāi)始,根據(jù)不同的金屬元素以及對(duì)于同種金屬的不同性質(zhì)要求,需要不同的冶煉方法,包括火法冶金、濕法冶金和電冶金等等;其后,就是對(duì)冶煉出的金屬材料以改變物理形態(tài)為主的加工處理,諸如鍛造、鑄造、軋制等等。陶瓷材料主要從陶瓷粉體制得,常用方法為物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積;然后是陶瓷材料的成型處理,包括模壓成形、靜壓成形、注漿法成形熱壓鑄成形、塑性成形等等。關(guān)于高分子復(fù)合材料,首先是用于符合的高分子原材料各自的制備,包括加入各種添加劑、通過(guò)升降溫度的熱處理進(jìn)行改型等;然后便是不同材料之間的不同形式的復(fù)合方法,比如彌散復(fù)合、顆粒復(fù)合、纖維增強(qiáng)復(fù)合等。
根據(jù)材料的成分和組織結(jié)構(gòu),該領(lǐng)域范圍涉及到金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料和復(fù)合材料;根據(jù)從事材料工程技術(shù)人員研究和工作性質(zhì),該領(lǐng)域范圍又可概括為:從事新材料的研究和開(kāi)發(fā)、材料的生產(chǎn)工藝和設(shè)備的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)、材料的特性分析和試驗(yàn)、材料成品的檢測(cè)與質(zhì)量控制、材料制品的加工及改性、材料制造業(yè)的管理和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等。需要我們?cè)趯W(xué)習(xí)前對(duì)金屬學(xué)、加工基本方法有基本的培養(yǎng)和重點(diǎn)的掌握。
工程材料力學(xué)性能這門課與材料物理性能在同一學(xué)期開(kāi)設(shè),學(xué)的知識(shí)相差可就非常遠(yuǎn)了。這門課主要關(guān)注的對(duì)象是工程結(jié)構(gòu)材料最關(guān)鍵的問(wèn)題——力學(xué)性能,如我們平時(shí)常常聽(tīng)到的強(qiáng)度、硬度、剛度、塑性、韌性、斷裂、疲勞、蠕變等。這門課的學(xué)習(xí)分為兩個(gè)方面,一是金屬的力學(xué)性能,二是復(fù)合材料的力學(xué)性能。材料的力學(xué)性能測(cè)試在以后我們材料科學(xué)與工程大專業(yè)下面的任何一個(gè)方向的學(xué)習(xí)中,都是不可能跳過(guò)的一步。
這門課程建立在材料力學(xué)的基礎(chǔ)之上,區(qū)別在于“性能”兩字。力學(xué)性能在工程結(jié)構(gòu),如飛機(jī)、橋梁,以及一些部件如齒輪、軸承等的設(shè)計(jì)中往往是最重要的指標(biāo)。而新材料制得以后,往往需要通過(guò)力學(xué)性能的測(cè)試,來(lái)確定它是否能從研制階段,走到實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中去,以滿足實(shí)際的需要。此外,一旦工程結(jié)構(gòu)材料發(fā)生斷裂失效,一般來(lái)說(shuō)究其原因都在于其力學(xué)性能不能滿足要求。航空航天技術(shù)對(duì)材料的綜合性能有非常高的要求,如高強(qiáng)度,高剛度,高韌性,低密度等等。我們重點(diǎn)需要掌握的是這些力學(xué)性能指標(biāo)的意義、測(cè)試方法和失效分析的一些工具方法等等。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō),某地發(fā)生了飛機(jī)墜毀事件,我們學(xué)院的鐘院士就會(huì)第一時(shí)間奔赴失事現(xiàn)場(chǎng),通過(guò)斷口觀察等一系列的測(cè)試結(jié)果,得出事故發(fā)生的原因。還有十余年前京畿著名的東方紅化工廠爆炸事件,亦出動(dòng)了大批材料力學(xué)及失效分析方面的專家進(jìn)行事故原因及責(zé)任評(píng)估。而且,材料力學(xué)的意義不僅在于總結(jié)事故的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),更重要的是在于將這些經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用于防患未然。目前我國(guó)正大力推行的大飛機(jī)計(jì)劃中,用于我國(guó)自制的大飛機(jī)的蒙皮骨架復(fù)合材料的受力分析就是極為重要的課題,千萬(wàn)出錯(cuò)不得。材料力學(xué)之重要,窺此一斑可見(jiàn)全貌。
物理冶金原理也是我們材料學(xué)院幾大專業(yè)平臺(tái)課之一。我們目前用的教材是謝希文、路若英編著的《金屬學(xué)原理》。這門課對(duì)于日后對(duì)金屬材料方向感興趣的同學(xué)來(lái)說(shuō),可謂是看家的本領(lǐng)了。為我們授課的是德國(guó)“洪堡基金”獲得者、“長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授”、“國(guó)家杰出青年基金”及“全國(guó)五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)?rdquo;獲得者王華明老師。我們所了解的王教授,是一位非常專注的學(xué)者,也是一位非常敬業(yè)的老師。我們上課的時(shí)間為早晨8點(diǎn),但王老師從來(lái)沒(méi)有因?yàn)樗麕缀蹩偸且影嗟胶芡矶t到。上課的時(shí)候,他還常常講到盡興之處“手舞足蹈”或者突然爽朗地笑起來(lái),就像一個(gè)在科學(xué)世界里充滿好奇和欣喜的孩子一樣。在本科學(xué)習(xí)的階段能有如此教授教導(dǎo),絕對(duì)是我的幾大收獲之一。
回到課程上來(lái),這門課程講授的是金屬學(xué)方面一些基本的概念和原理,如金屬和合金的晶體結(jié)構(gòu)、相圖、金屬的凝固、塑性變形、金屬的缺陷、擴(kuò)散、相變等?;蛟S這些概念在學(xué)起來(lái)的時(shí)候會(huì)讓人覺(jué)得繁瑣而枯燥,但正是這些作為金屬學(xué)基礎(chǔ)之基礎(chǔ)的理論知識(shí)決定了金屬學(xué)這門課程在實(shí)踐中的應(yīng)用價(jià)值。金屬的相圖向來(lái)被認(rèn)為是金屬學(xué)中最復(fù)雜的知識(shí)段之一,但是只要學(xué)得深入一點(diǎn)你就會(huì)明白相圖理論的價(jià)值有多么重要。同樣是鋁合金材料,小到你家陽(yáng)臺(tái)的鋁合金框架,大到神七載人航天飛船的超輕質(zhì)鋁合金,其性能區(qū)別在各自所用鋁合金材料的相圖中即可一覽無(wú)余。再舉一個(gè)例子,愛(ài)看武俠小說(shuō)的男生們經(jīng)常會(huì)對(duì)書中的種種神兵利器艷羨不已,屠龍刀倚天劍,不一而足。那么為什么同樣一塊好料,在能工巧匠手里就能被打造成為絕世神兵,到了我們手里就百分之二百煉成廢銅爛鐵?你會(huì)說(shuō)“技術(shù)”,看書看得深一點(diǎn)的會(huì)說(shuō)“淬火是關(guān)鍵”,沒(méi)錯(cuò),這“淬火”的學(xué)問(wèn)就是我們金屬學(xué)中“金屬的凝固”所關(guān)注的知識(shí)。
現(xiàn)代材料研究方法主要采用儀器分析的手段,它們按信息形式可分為圖象分析法和非圖象分析法。圖像研究法是材料結(jié)構(gòu)分析的重要研究手段,主要分為形態(tài)學(xué)和體視學(xué)研究。形態(tài)學(xué)是研究材料中組成相的幾何形狀及其變化,進(jìn)一步探究它們與生產(chǎn)工藝及材料性能間關(guān)系的科學(xué)。體視學(xué)是研究材料中組成相的二維形貌特征,通過(guò)結(jié)構(gòu)參數(shù)的測(cè)量,確定各物相三維空間顆粒形態(tài)和大小以及各相百分含量。非圖像分析法分為衍射法和成分譜分析,前者主要用來(lái)研究材料的結(jié)晶相及其晶格常數(shù),后者主要測(cè)定材料的化學(xué)成分。衍射法包括X 射線衍射、電子衍射和中子衍射等三種分析方法。它的成分譜用于材料的化學(xué)成分分析。成分譜種類很多,有光譜,包括紫外光譜、紅外光譜、熒光光譜、激光拉曼光譜等;色譜,包括氣相色譜、液相色譜、凝膠色譜等;熱譜,包括差熱分析儀、熱重分析儀、示差掃描量熱計(jì)等;此外,還有原子吸收光譜、質(zhì)譜等。研究材料必須以正確的研究方法為前提。研究方法,從廣義來(lái)講,包括技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析等。具體來(lái)說(shuō),就是在充分了解所研究對(duì)象所處的現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,根據(jù)具體目標(biāo),詳細(xì)制定研究?jī)?nèi)容、工作步驟及所采用的實(shí)驗(yàn)手段,并將實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析和處理,最后得出規(guī)律或建立數(shù)學(xué)模型。其中,技術(shù)路線的制定是至關(guān)重要的,實(shí)驗(yàn)方法的選擇也是非常關(guān)鍵的。譬如說(shuō),雖然制定出完整的技術(shù)路線,但若沒(méi)有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法或先進(jìn)的測(cè)試手段與之對(duì)應(yīng),則難以達(dá)到預(yù)期的目的;反過(guò)來(lái),若僅有先進(jìn)的測(cè)試手段,而沒(méi)有正確的技術(shù)路線,也同樣難以達(dá)到預(yù)期目的;兩者相輔相成,缺一不可。
我院開(kāi)設(shè)的高分子化學(xué)課程,包括緒論、自由基聚合、自由基共聚合、離子聚合和配位聚合、逐步聚合反應(yīng)、聚合方法和聚合物化學(xué)反應(yīng),涵蓋了高分子化學(xué)課程的各個(gè)部分??傮w來(lái)說(shuō),高分子化學(xué)課程的重點(diǎn)在于解決聚合反應(yīng)的問(wèn)題,自由基聚合、自由基共聚和逐步聚合是課程的重中之重,猶以解決聚合速率、平均聚合度、聚合度微觀結(jié)構(gòu)、共聚物組成等的影響因素和控制方法問(wèn)題為總體目標(biāo)。除單體外,對(duì)引發(fā)劑、催化劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、阻聚劑、乳化劑、分散劑等及其作用也應(yīng)給予相當(dāng)重視。特別是對(duì)于有志于高分子材料這一專業(yè)的同學(xué),將來(lái)多數(shù)會(huì)工作于工業(yè)研究所或者工廠、公司的研究部門,因此需要尤為注意在高化課程中打好理論知識(shí)的基礎(chǔ),將來(lái)在崗位上才可能切合實(shí)際地應(yīng)用所學(xué)理論開(kāi)展工作。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律,想在高分子化學(xué)這門課程上獲得好分?jǐn)?shù)是很難的(對(duì)平時(shí)不認(rèn)真學(xué)習(xí)的同學(xué),期末考試時(shí)想通過(guò)“突擊”考及格簡(jiǎn)直是天方夜譚)。當(dāng)然,學(xué)習(xí)這門課程并不僅僅是為了考試及格或者得到一個(gè)漂亮的分?jǐn)?shù),而是為了把這門課本身學(xué)好——這就更加難上加難了……
高分子物理是研究高分子的結(jié)構(gòu)、性能及其相互關(guān)系的學(xué)科,它與高分子材料的合成、加工、改性、應(yīng)用等都有非常密切的內(nèi)在聯(lián)系。因?yàn)橹挥姓莆樟烁叻肿咏Y(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系及其規(guī)律,才能有的放矢地指導(dǎo)高分子的設(shè)計(jì)與合成,合理地選擇和改性高分子材料,并正確地加工成型各種高分子制品。高分子物理課程建立在物理化學(xué)、高分子化學(xué)、固體物理、材料力學(xué)等課程的基礎(chǔ)之上,同時(shí)又是高分子材料、高分子成型加工等課程的基礎(chǔ),是材料學(xué)院高分子材料與工程、復(fù)合材料、材料物理三個(gè)專業(yè)本科生必修的最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一,是從事高分子材料研究和開(kāi)發(fā)前必備的理論知識(shí)。任何從事與塑料、橡膠、人造纖維、涂料和粘合劑等領(lǐng)域相關(guān)的工作或研究的人員,都必須具備高分子物理的基本知識(shí)。由于高分子材料的制備、性能表征和測(cè)試、材料的加工和應(yīng)用等,在各行各業(yè)都會(huì)有不同程度地涉及,因此高分子物理也可作為化學(xué)化工類非高分子專業(yè)本科生的選修課程,以拓寬專業(yè)面,了解最基本的高分子科學(xué)知識(shí)。
高分子化學(xué)、高分子物理、高分子工程是高分子科學(xué)的三大支柱。這門課要到大三以后才會(huì)開(kāi)設(shè),也是北京市精品課程。這門課和高分子化學(xué)都是同學(xué)們普遍比較頭疼的,更有人因此放棄了大三下學(xué)期分方向時(shí)選擇高分子方向的打算。然而我認(rèn)為,這門課的學(xué)習(xí)還是比較系統(tǒng)和有條理的。這門課主要分三大部分的內(nèi)容:高聚物的結(jié)構(gòu),分子運(yùn)動(dòng)及力學(xué)狀態(tài)和高聚物的性能。學(xué)習(xí)的時(shí)候,除了把握每部分下面具體的概念和特點(diǎn),還應(yīng)該注意到三者之間的聯(lián)系。為我們講課的楊繼萍副教授北大博士畢業(yè)后留學(xué)美國(guó),她對(duì)我們的學(xué)習(xí)雖然要求嚴(yán)格,但是非常親切和藹。一學(xué)期下來(lái),我確實(shí)學(xué)到了許多非常有用的知識(shí)和方法。有時(shí)候,人的擔(dān)心往往來(lái)自一些無(wú)形的東西,比如傳聞、心理壓力等等,走過(guò)來(lái)便會(huì)發(fā)現(xiàn),其實(shí)當(dāng)時(shí)我們覺(jué)得很困難的事情,其實(shí)根本就沒(méi)有什么。高分子物理的研究形成于高分子化學(xué)之后,專門研究高聚物的結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)的普遍規(guī)律。我國(guó)的錢人元先生,通過(guò)對(duì)高聚物分子量測(cè)定方法的自主創(chuàng)新,開(kāi)啟了該領(lǐng)域的研究。在基礎(chǔ)理論研究方面,高分子物理的研究目前受到各國(guó)科學(xué)家的廣泛關(guān)注,發(fā)展十分樂(lè)觀;在聯(lián)系實(shí)際方面,它與設(shè)計(jì)生產(chǎn)結(jié)合緊密,為它提供指導(dǎo)意義。這門課的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)方面,并沒(méi)有什么竅門,除了要對(duì)高聚物結(jié)構(gòu)和性能的特點(diǎn)準(zhǔn)確地把握,對(duì)一些基本參數(shù)、物理意義和研究方法認(rèn)真理解,還需要對(duì)重要公式靈活運(yùn)用進(jìn)行計(jì)算,和掌握一些繪制圖譜的方法。
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