本書是軟物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域的第一本教科書，核心內(nèi)容包括了聚合物、膠體、雙親性分子、液晶和生物材料的重要知識，也介紹了它們作為軟材料的廣泛應(yīng)用。在考慮到這些軟材料擁有的結(jié)構(gòu)和動態(tài)性質(zhì)共性的基礎(chǔ)上，本書不僅從化學(xué)、物理學(xué)和材料科學(xué)，也從生物學(xué)、生物化學(xué)和工程汲取了知識，凸現(xiàn)了軟物質(zhì)科學(xué)是一個跨學(xué)科研究領(lǐng)域的特點。
軟物質(zhì)材料包括聚合物、膠體、乳液、兩親分子、表面活性劑、膜、液晶和生物材料等。雖然這些材料表面上很不同，但是它們具有介于晶體固體與簡單分子液體和氣體之間的共同的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)上的特性。軟物質(zhì)是一個跨學(xué)科的課題，涉及學(xué)科廣泛，不僅包括物理學(xué)、化學(xué)和材料科學(xué)，也包括生物學(xué)、生物化學(xué)和工程科學(xué)。它們的應(yīng)用相當廣泛，涉及了結(jié)構(gòu)和包裝材料、泡沫材料、黏合劑、洗滌劑、化妝品、涂料、食品添加劑和生物材料等諸多領(lǐng)域。
對交叉學(xué)科的研究是目前科學(xué)研究的主要趨勢，傳統(tǒng)意義上的物理學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)和生物學(xué)等學(xué)科之間的邊界正在相互交融，科學(xué)研究中涉及的知識面也越來越寬。在這樣的大趨勢下，逐漸產(chǎn)生了一些新的交叉學(xué)科。軟物質(zhì)科學(xué)就是一個典型的交叉學(xué)科，包括了聚合物、膠體、乳液、兩親分子、表面活性劑、膜、液晶和生物材料等，涵蓋了化學(xué)與物理學(xué)的重要基礎(chǔ)知識，有助于化學(xué)、物理學(xué)和材料學(xué)的研究者們了解在研究工作中可能涉及的一些與生物體系有關(guān)的現(xiàn)象。
我是在2002年閱讀了本書的第一版，深感拓寬了自己的知識面。了解到本專業(yè)以外的一些知識，對于自己的研究工作很有幫助，就此產(chǎn)生了翻譯此書的愿望。最近，國內(nèi)的一些重要的研究機構(gòu)已經(jīng)將軟物質(zhì)列為重點研究方向，國家自然科學(xué)基金委也召開了跨學(xué)部的軟物質(zhì)戰(zhàn)略討論會。英國皇家化學(xué)學(xué)會已經(jīng)發(fā)行了soft Matter。的學(xué)術(shù)期刊，一些國際著名的學(xué)術(shù)期刊也設(shè)立了與軟物質(zhì)有關(guān)的專欄，比如Phrsical Review Letters就設(shè)立了Son Matter，Biological，and Interdisciplinary Physics的欄目。我希望通過翻譯此書，能對目前正在或者今后將要在這一領(lǐng)域里從事研究工作的同行們有所幫助。
軟物質(zhì)涉及的應(yīng)用相當廣泛，包括結(jié)構(gòu)和包裝材料、泡沫材料、黏合劑、洗滌劑、化妝品、涂料、食品添加劑和生物材料。顯然，軟材料的廣泛應(yīng)用是這門交叉學(xué)科能夠蓬勃發(fā)展的動力之一。本書的讀者群不僅僅是化學(xué)和材料學(xué)的學(xué)生、科研和工程人員，也包括物理學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域的學(xué)生和研究人員。通過閱讀本書，具有不同學(xué)科背景的科研和工程人員可以從不同的角度理解該領(lǐng)域的基本知識，同時了解具有與自己背景不同的科研和工程人員如何從事軟物質(zhì)研究。相對于市場上該領(lǐng)域的其他書而言，本書是一本教科書，有更廣泛的讀者群，也更加適合期望拓寬知識面的“初學(xué)者”。
在將本書翻譯成中文的過程中，得到了高等教育出版社的柳麗麗和其他編輯們的幫助和支持，在此深表感謝。同時，也感謝家人的理解和支持。
第1章 緒言
1.1 前言
1.2 分子間相互作用
1.3 結(jié)構(gòu)組織
1.4 動力學(xué)
1.5 相變
1.6 序參量
1.7 標度律
1.8 多分散性
1.9 研究軟物質(zhì)的實驗技術(shù)
1.9.1 顯微鏡
1.9.2 散射方法
1.9.3 流變方法
1.9.4 光譜方法
1.9.5 量熱法
1.9.6 表面結(jié)構(gòu)探針
1.10 計算機模擬
1.10.1 蒙特卡羅方法
1.10.2 分子動力學(xué)方法
1.10.3 布朗動力學(xué)方法
1.10.4 介觀方法
補充讀物
第2章 聚合物
2.1 前言
2.2 合成
2.3 高分子鏈的構(gòu)象
2.3.1 異構(gòu)體
2.3.2 分子尺寸
2.3.3 立構(gòu)規(guī)整性
2.3.4 鏈構(gòu)造
2.4 表征
2.4.1 摩爾質(zhì)量及其分布
2.4.2 化學(xué)成分及微觀結(jié)構(gòu)
2.4.3 散射方法
2.4.4 流變學(xué)
2.5 聚合物溶液
2.5.1 溶劑性質(zhì)：良溶劑、不良溶劑和0溶劑
2.5.2 濃度區(qū)域
2.5.3 溶液中線團尺寸的測量
2.5.4 線團一球轉(zhuǎn)變
2.5.5 凝膠化
2.5.6 Flory Huggins理論
2.5.7 臨界溶液溫度
2.6 無定形聚合物
2.6.1 構(gòu)象
2.6.2 黏彈性
2.6.3 動力學(xué)
2.6.4 玻璃化轉(zhuǎn)變
2.7 結(jié)晶聚合物
2.7.1 熔體和溶液結(jié)晶
2.7.2 結(jié)晶聚合物的多層次結(jié)構(gòu)
2.7.3 研究結(jié)晶聚合物和結(jié)晶過程的方法
2.7.4 聚合物晶體的生長
2.7.5 熔融過程
2.7.6 結(jié)晶動理學(xué)
2.7.7 聚合物結(jié)晶的理論
2.8 塑料
2.9 橡膠
2.10 纖維
2.11 聚合物共混物和嵌段共聚物
2.12 樹枝狀和超支化聚合物
2.13 聚電解質(zhì)
2.14 電子和光電聚合物
補充讀物
問題
第3章 膠體
3.1 前言
3.2 膠體的類型
3.3 膠體粒子之間的力
3.3.1 范德華力
3.3.2 雙電層力
3.4 膠體的表征
3.4.1 流變學(xué)
3.4.2 粒子的形狀和尺寸
3.4.3 電動效應(yīng)
3.5 電荷穩(wěn)定化作用
3.5.1 帶電膠體
3.5.2 DLV0理論
3.5.3 臨界凝結(jié)濃度
3.6 空間穩(wěn)定化作用
3.7 聚合物對膠體穩(wěn)定性的影響
3.8 動理學(xué)性質(zhì)
3.9 溶膠
3.10 凝膠
3.11 黏土
3.12 泡沫
3.13 乳液
3.13.1 乳液
3.13.2 微乳液
3.14 食品膠體
3.14.1 牛奶
3.14.2 食品中的蛋白質(zhì)
3.14.3 食品中的表面活性劑
3.14.4 乳化劑和穩(wěn)定劑
3.14.5 泡沫
3.14.6 冰淇淋
3.14.7 明膠
3.15 濃膠體分散體
補充讀物
問題
第4章 兩親分子
4.1 前言
4.2 兩親分子的類型
4.3 表面活性
4.3.1 表面張力
4.3.2 界面張力
4.4 表面活性劑的單分子層膜和朗繆爾-布洛杰特膜
4.5 在固體界面的吸附
4.5.1 潤濕和接觸角
4.5.2 朗繆爾吸附方程
4.6 膠束化和臨界膠束濃度
4.6.1 臨界膠束濃度的定義
4.6.2 表面張力和CMC
4.6.3 吉布斯吸附方程
4.6.4 克拉夫特（Kraffl）溫度
4.6.5 膠束化的模型
4.6.6 溫度、表面活性劑的類型、鏈長以及添加鹽對cMc和締合數(shù)目的影響
4.7 洗凈作用
4.8 在膠束里的增溶效應(yīng)
4.9 界面曲率及其與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系
4.10 在高濃度下形成的液晶相
4.10.1 相規(guī)則
4.10.2 相圖
4.10.3 鑒別溶致液晶相
4.11 膜
4.11.1 層狀相的形成
4.11.2 層狀相的彈性
4.11.3 細胞膜
4.11.4 囊泡
……
第5章 液晶
第6章 生物軟物質(zhì)
問題答案
索引
現(xiàn)在談?wù)勗诙坛膛懦夥肿娱g相互作用基礎(chǔ)上的向列相的理論。我們首先考慮0nsager模型。這一理論已用于描述在棒狀大分子溶液里形成的向列的有序性，如煙草花葉病毒或聚（γ-芐基、-L-谷氨酸）。在這里，從一個硬棒被另一個硬棒排除的體積計算取向分布。該理論假定硬棒不能互相滲透。如果棒的長度記為L，直徑記為D，假設(shè)體積分數(shù)咖：c×1/2πLD。（c為濃度）遠小于1，而棒很長，L>>D。發(fā)現(xiàn)當體積分數(shù)高于φ4.5 D／L時存在向列液晶相。Onsager理論預(yù)測了在各向同性相一向列相的相變點，密度和序參量P的跳躍遠遠大于熱致液晶里觀察到的跳躍。這是一個非熱模式，就像相變密度的變化那樣是溫度無關(guān)的。由于這些原因，熱致液晶已經(jīng)被證明是非常不成功的，而（熱的）Maier-Saupe理論及其擴展是更為合適的。
尚未證明能夠開發(fā)一般的分析液態(tài)晶體的硬核模型，就像正常液體那樣。相反，計算機模擬已經(jīng)發(fā)揮了擴大我們對硬粒子相行為理解的重要作用。據(jù)發(fā)現(xiàn)，在比例L／D>2.5（棒狀分子）或L／D<0.4（盤狀分子）時，硬橢球體系可以形成向列相。不過，這種體系不能形成近晶相，而由統(tǒng)計力學(xué)理論的標度論證則可以表明這樣的結(jié)果。不過，模擬顯示硬球柱體體系可以形成近晶相。穩(wěn)定的近晶A相的臨界體積分數(shù)取決于下面的模式：平行球柱體，或者更現(xiàn)實一點，可旋轉(zhuǎn)的球柱體。
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