压力对高分子液-液相转变行为的影响

高分子研究在实际应用和基础研究方面不断发展, 压力对高分子转变行为的影响越来越受到人们的重视. 在理论研究方面最成功的处理方法是把自由体积和体系的自由能或状态方程结合在一起, 从而定量地推导出不同压力下的临界温度和χ(Flory-Huggins 相互作用参数), 代表性的结果为Sanchez-Lacombe状态方程和SAFT状态方程; 大多数实验结果表明高分子体系的临界温度随压力的增加而升高, 即对于在降低温度时发生相分离的UCST高分子混合体系升高压力会降低体系的相容性, 而对于LCST体系(高分子混合体系在升高温度时发生相分离)压力能提高高分子体系的相容性. 我们最近就压力作用下具有UCST行为的高分子体系实验结果发现, 有的体系相分离温度随压力增加而升高, 有的体系随压力增加而降低, 还有的体系随组成的不同既有升高也有降低的现象, 我们根据实验现象结合Sanchez-Lacombe 格子流体理论对这一实验现象给出了理论解释.     

Johnson-Segalman流体剪切流动的相平面分析与数值模拟

研究Johnson-Segalman流体的剪切流动行为. 首先分析该模型的定常解, 从稳定的总剪切 应力曲线上可见, 当稳定总剪切应力T取值足够大或足够小时, 方程有惟一定常解; 当T取中间值时, 方程定常解不惟一. 最后, 采用向后差分格式对该模型进行数值模拟.     

Stockmayer流体气液相图的计算机模拟

提出粒子交换分子动力学模拟方法(particle exchange molecular dynamics, PEMD), 可以用来得到各种流体气液平衡相图. PEMD中有两个相互耦合的模拟箱, 具有恒定总粒子数、总体积, 粒子在两个模拟箱的转移由两箱粒子化学势之差驱动. 最终两个模拟箱拥有相同压强、温度及粒子化学势, 从而实现热力学平衡. 进而利用PEMD研究了极性Stockmayer流体的气液相平衡. 讨论了极性变化对相图的影响, 预测了临界点. 与Gibbs Ensemble Monte Carlo结果相比较, 发现两者符合得很好.     

国标《热分析术语》亟待修订和补充

热分析是表征各类物质特性的重要手段之一，是仪器分析的一个分支，广泛用于材料科学等各学科领域。现行的术语标准是23年前在我国著名物理化学(热化学)家胡日恒先生主持下制订的，它对我国热分析术语的统一起了积极的作用，近20余年，热分析技术与方法及其应用有了很大的进步，国际上，对热分析的基础术语有了新的定义，     

化学科学中术语的若干特性

随着科学技术日新月异的发展 ,会不断出现一些新词和外来语 ,这些词语的中文名称会因学科、地域而异 ,乃至同一学科也不完全统一。技术进步和认识的深化 ,要求将科技术语逐步统一 ,使之规范化。可以说 ,科技术语的规范、统一是人们进行学术交流的基础。化学科学中的术语十分丰富、复杂 ,本文以《科技术语应具有的若干特性》① 阐述的原则为依据 ,列举化学术语的一些尚有分歧和认识不明确的具体实例 ,进一步说明化学术语应遵从和具备的若干特性 ,以求认识上的一致 ,进而求得术语用词、用字的准确、统一和规范。化学科学一些常见术语的基本特…     

国标《热分析术语》亟待修订和补充

热分析是表征各类物质特性的重要手段之一,是仪器分析的一个分支,广泛用于材料科学等各学科领域。现行的术语标准是23年前在我国著名物理化学(热化学)家胡日恒先生主持下制订的,它对我国热分析术语的统一起了积极的作用,近20余年,热分析技术与方法及其应用有了很大的进步,国际上,对热分析的基础术语有了新的定义,更加关注对一些新方法、新应用给出相应的术语和科学定义。笔者试图对此提出一些建议,以适应这种已变化了的形势。前文^[1]已详述热分析术语的演变,本文从分析这其中的变革入手,从而建议对标准进行修订,并提出若干需增补的条款。据悉,日本对包括热分析术语在内的《热分析通则》(General rules for thermal analysis,JISK 0129-1994)也正在修订中。国标GB 6425-86《热分析术语》^[2]将热分析定义为“在程序温度下,测量物质的物理性质与温度的关系的一类技术”。它是依据国际热分析协会(ICTA)名词委员会发表的第四方案制订的^[3]。该定义概括性很强,只要将其中的“物理性质”以质量、温差、功率差或模量与阻尼代替,便可演绎出热重法、差热分析、差示扫描量热法以及动态热机械分析等各种热分析方法。从与文献[4]以及ISO^[5]对具体热分析方法的对比分析可见,现行国标的热分析定义,未能指明实验条件如“气氛”,并将测量的对象泛指为“物质”。按上述分析笔者建议将热分析定义为：“在程序控温和一定气氛下,测量试样的某种物理性质与温度或时间关系的一类技术。”除将实验对象具体称“试样”和指明气氛条件外,尚包括在恒温下观察试样的物理性质随时间的变化。ISO对诸多热分析方法定义的一个明显特点是充分考虑了目前的现状。比如,考虑到两种类型(热流型与功率补偿型)DSC并存的现实,ISO将DSC定义为“试样和参比物在程序控温下,测量输给试样和参比物的热流量(或功率差)与温度或时间关系的技术。”而国标GB 6425-86《热分析术语》只是定义了其中的一种类型,即“在程序温度下,测量输入到物质和参比物的率功差与温度关系的技术。”基于上述建议的总定义,DSC可建议定义为：“在程序控温和一定气氛下,测量输给试样和参比物的热流量(或功率差)与温度或时间关系的技术。”再比如,ICTA热重法的称谓是Thermogravimetry,而不提倡使用analysis(分析)一词;类似地,便有Dynamic mechanometry[动态(热)机械法]之称^[6]。而ISO却分别将这两种方法称作Thermogravimetric analysis(Thermogravimetry)和Dynamic mechanic analysis(动态热机械分析),并将带有“分析”一词的名称在“热重法”中列为首选。20世纪60年代初期,在差热分析(Differential thermal analysis)的基础上,提出了一种新的方法——差示扫描量热法(Differential scanning calorimetry),这一方法成功地应用于物质的多重转变、纯度、比热容等的测量。该法应用之广,在高分子科学领域几乎成为热分析方法的代名词。到20世纪90年代初,在DSC基础上,又出现了一种崭新的热分析方法——温度调制式差示扫描量热法(Temperaturemodulated DSC),在慢速升降温(有利于提高分辨率)的基础上叠加一个快速升降温的调制信号(有利于灵敏度的提高),有效地兼顾了分辨率与灵敏度;并可将测得的总热效应区分为可逆成分(如玻璃化转变、结晶、熔融等)与不可逆成分(如热焓松弛、挥发、固化、氧化、裂解等)。但对这一方法国际学术组织(如ICTAC,ISO等迄今尚未给出定义,著名的日本热分析家T.Hatakeyama博士在专著^[7]中对TMD-SC给出了如下定义：“TMDSC是由DSC演变的一种方法,该法是对温度程序施加正弦扰动,形成热流量和温度信号的非线性调制,从而可将总热流信号分解成可逆和不可逆热流成分。”而对DDSC,ODSC,ADSC等其他几种类似的方法,只是对温度程序施加诸如锯齿波或方波等形式的扰动。如将DSC用于测量聚合物共混体系的比热容Cp,当组分量少(如质量分数小于3%或5%时),从积分型的Cp-T曲线无法判断体系的相行为,是相容还是不相容体系。但如将Cp对温度微商,做成(dCp/dT)-T曲线,则会表现出与各组分相应的峰值,分辨得十分清晰。目前对此种曲线并无命名,由热重曲线(Thermogravimetric curve)与微商热重曲线(Derivative Thermogravimetric curve)类推,笔者建议称(dCp/dT)-T曲线为微商热容曲线(Derivative heat capacity curve)。此外,在DTA,DSC等热分析实验中,是将试样(Sample)和参比物(Reference material)同时置于支持器(Holder)的对称位置上,英文将这两者(试样和参比物)一道称作Specimens,在国标GB6425-86的条款4.3称其为“样品”,实践表明,“样品”的这种特定涵义很难被广泛认同和采纳,笔者建议称Specimens为“样品-参比物”;热分析测得的结果(记录)称曲线(Curve),而不称热谱(Thermogram);按热力学的习惯,体系的正向是：吸热、对外做功、内能提高,因而热分析的DSC曲线是吸热向上,但热流型DSC也称定量DTA(quantitative DTA),故按长期以来DTA曲线表达的习惯,也有以曲线向上表示放热的。将DSC曲线的纵坐标表示为DSC/mW是不恰当的,因为DSC是方法的代号,而非物理量^[8]。凡此种种,均应属国标GB6425-86《热分析术语》修订时考虑和明确之列,以求对热分析术语的使用更加科学、规范。     

化学科学中术语的若干特性

随着科学技术日新月异的发展,会不断出现一些新词和外来语,这些词语的中文名称会因学科、地域而异,乃至同一学科也不完全统一。技术进步和认识的深化,要求将科技术语逐步统一,使之规范化。可以说,科技术语的规范、统一是人们进行学术交流的基础。化学科学中的术语十分丰富、复杂,本文以《科技术语应具有的若干特性》^①阐述的原则为依据,列举化学术语的一些尚有分歧和认识不明确的具体实例,进一步说明化学术语应遵从和具备的若干特性,以求认识上的一致,进而求得术语用词、用字的准确、统一和规范。化学科学一些常见术语的基本特征：科学性 准确反映所指概念的科学含义。如在表征物质力学特性时的拉伸强度(tensile strength)、冲击强度(impact strength)、抗撕强度(tearing strength)等项性能应称力学性能(mechanical property),虽mechanical一词有“机械”之意。同样,早年使用的“热机械曲线”一词来自俄文Tермомеханическая кривая,表示高分子材料在一定负荷作用下所产生的形变与温度的关系,故现称为“温度－形变曲线”更符合其科学含义。又如,combine,早期音译为“康拜因”,后改称“联合收割机”。这说明随着人们认识的不断深化,某些科技术语经历了仅从字面翻译(或音译)到意译的过程。单义性 一个术语只表达一个概念(一词一义),或称一个概念只有一个术语与之相对应(一义一词)。如在进行科学实验时,表示所用试样量的多少应称“试样质量”(sample mass),不应称“试样重量”(sample weight)。前者表示物质的多少;后者是力的概念,是质量与因重力而产生的加速度的乘积。在不同学科的差异有如,relaxation一词在化学科学称“松弛”,而物理学称“弛豫”。activation energy,化学称“活化能”,物理学称“激活能”。在同一学科(领域)尚存许多差异。如在高分子科学中的大分子(macromolecule)、高聚物(high polymer)、聚合物(polymer)等均表示同一个概念;又如：functional monomer(官能单体,功能单体),functional polymer(功能高分子),其中的functional一词,就有功能、官能两种叫法。对chromatography一词中文有多种名称,诸如：“色谱法”、“层析法”、“层离法”等。遇到这种有分歧的术语,应按相关的标准选定。如：thermal conductivity有传热系数、导热系数、导热率、热导率等名称,应按标准称“热导率”(见：GB/T 13966-92分析仪器术语.北京：中国标准出版社,1993：25)。对那些尚无标准可循的术语,应在正确理解含义的基础上,慎重选择。如在表示聚合物共混物的相分离特征与温度关系时,有术语lower critical solution temperature,中文名称有“最低临界相容温度”、“下临界溶液温度”、“下临界溶解温度”,它是由相容区向相分离区过渡的最低温度,建议称“下临界相容温度”。相应地,有“上临界相容温度”(upper critical solution temperature)。简明性在科技术语中,有许多字面简明、寓意深刻的示例。如：laser是源于light amplification by stimulated emission of radiation,laser是由这一组词的字头构成,曾有“光受激辐射放大”、“激射光辐射放大”、“光量子放大”、“受激发射光”、“莱塞”等,最后定名为“激光”。又如,软物质(soft substance)是材料科学中指稍许改变物质的结构或状态便可明显改变物质宏观性能的一类物质,“软”字表示可从结构-性能的关系出发,按预想的目的改变物质性质的这样一种高度可塑性。习惯性与用字的准确性如上述,mechanical有“机械的”意思,而涉及物质特性的测量,它是指测量物质的力学量,即力学性能(mechanical property),但考虑长期以来的习惯,仍称其为“机械法”,如：thermomechanical analysis(TMA),热机械法,定义为：在程序温度下,测量物质在非振动负荷下的形变与温度的关系的技术。dynamic thermomechanometry,也称dynamic thermomechanometric analysis(DMA),动态热机械法(动态热机械分析),定义：在程序温度下,测量物质在振动负荷下的动态模量(或)力学损耗与温度的关系的技术。这类方法也试图称“热-力学法”,但这不易与热力学(thermodynamics)相区分。又如,liquid crystalline polymer,biopolymer通常称“液晶(性)高分子”(或“高分子液晶”)、“生物高分子”,而不称“液晶聚合物”和“生物聚合物”。chemical kinetics是物理化学中一个重要方面,主要研究化学反应速度与温度的关系,在化学界长久以来称“化学动力学”。相应地,日文有“速度论”的称谓。“动态的、动力的”对应的英文是另外一个词dynamic。但考虑习惯性,称kinetics为动力学不宜改动。应特别注意在科技术语中某些字的准确使用。诸如：“黏”和“粘” 现已承认“黏”是规范汉字,不是“粘”的异体字。它们有不同的读音,黏(读nián)是形容物质一种性质的形容词;粘(zhān)是动词。例如,这糖很黏,粘牙。又如,“黏膜”、“黏液”。严格来讲,viscosity是黏度,而不是粘度,这涉及到一系列的词,如：viscoelasticity(黏弹性)、viscoplasticity(黏塑性)、viscometric average molecular weight(黏均分子量)、viscose(黏胶)等。“像”、“相”和“象” 凡比照人物、景观而摄取的图片(photograph)和物质构造的写真(image)应称“像”,如“电子显微镜的成像原理”、“像素”、“摄像”等;而“相”则表示通过科学实验手段而获知的物质的细微结构,如“聚合物共混物的相行为”(phase behavior of polymer blends)、“相组成”、“相态”。“象”,表示形状、样子,如：景象、万象更新;用具体的东西表现事物的某种意义,如：鸽子象征和平。“型”、“形”和“性” 例如“官能化线性低密度聚乙烯的流变行为与力学性能”中的聚乙烯是“线型聚乙烯”(linear polymer),而不是“线性聚乙烯”(或“线形聚乙烯”)。“型”是表示类型、模型;而“形”是指形象、形体、形状、形貌;“性”是表示事物的性质、性能,如x-y呈线性关系。应自觉地准确使用科技名词术语,做到用词有所依据。如在化学科学领域,对一些化学名词的称谓遵照全国科技名词委公布的《化学名词》以及中国化学会颁布的《无机化学命名原则》、《有机化学命名原则》,GB/T 13966-92分析仪器术语,以及其他相关的词汇、词表。比如“新的手性西佛碱型液晶化合物的合成”中的“西佛碱”应为“席夫碱”(见：英汉化学化工词汇,第3版.北京：科学出版社,1984：1195)。同样,菲罗啉(phenanthroline)应为菲咯啉。注释: ①作者为刘青、黄昭厚,见《科技术语研究》2003年第1期第22页。     

高性能高分子材料：从基础走向应用

 自20世纪初提出高分子的概念以来,高分子材料越来越多地走进人们的生活,成为材料科学中最具代表性和发展前途的一类材料。高分子材料现已成为现代工业和高新技术产业的重要基石,与材料科学、信息科学、生命科学和环境科学等前瞻领域的交叉与结合,对推动社会进步、改善人们生活质量发挥了重要的作用。本文从通用高分子、生物医用高分子及能源高分子等应用于不用领域的高性能高分子材料出发,简述其发展历程和应用前景,并指出其发展对国民经济水平提高的促进作用。