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中国学科发展战略·软凝聚态物理学(中)


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中国学科发展战略·软凝聚态物理学(中)
  • 书号:9787030621467
    作者:国家自然科学基金委员会,中国科学院
  • 外文书名:
  • 装帧:平装
    开本:B5
  • 页数:1050
    字数:680000
    语种:zh-Hans
  • 出版社:科学出版社
    出版时间:2020-01-01
  • 所属分类:
  • 定价: ¥198.00元
    售价: ¥156.42元
  • 图书介质:
    纸质书

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软物质广泛存在于自然界以及人类的生产生活中,泛指处于固体和理想流体之间的复杂凝聚态物质,如胶体、液晶、高分子等。软物质以其显著熵效应、高度非线性以及复杂多样结构等一系列特性引起了科学界的高度关注。近三十年多来,针对软物质的基础研究及应用开发取得了大量重要成果,形成了物理学的一个新的重要分支——软凝聚态物理学。本书汇集国内外数十位专家,对当前该领域各个主要方向的发展历史、研究热点以及未来趋势进行了详细介绍,是读者全面了解软凝聚态物理学的实用指南。
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    总序 i
    摘要 v
    Abstract xvii

    第五章 橡胶类材料的弹性理论 487
    第一节 引言及发展历程 487
    一、化学结构、硫化反应 488
    二、橡胶弹性的早期理论 489
    第二节 橡胶的经典弹性理论 489
    一、理想高斯链的统计性质 489
    二、经典理论 490
    三、经典理论的局限性 491
    第三节 最近20~30年的研究进展 492
    一、弹性涨落理论 492
    二、液晶弹性体的弹性理论 492
    三、近晶相液晶弹性体 494
    第四节 学科前沿问题及发展趋势 496
    参考文献 496
    第六章 聚合物囊泡 498
    第一节 引言 498
    第二节 前沿进展 499
    一、囊泡的分类 499
    二、聚合物囊泡的发展 501
    三、聚合物囊泡的结构与性能 517
    四、聚合物囊泡的应用 533
    第三节 结论和展望 539
    参考文献 540
    第七章 液晶弹性体:性能与形变 550
    第一节 引言 550
    第二节 液晶弹性体的结构与性能 552
    一、介晶基元-高分子链的连接与各向异性 552
    二、各向异性与形变性能 554
    三、交联度与响应性 556
    第三节 液晶弹性体的刺激响应行为 558
    一、热响应液晶弹性体 558
    二、电响应液晶弹性体 566
    三、液晶弹性体的光响应行为 571
    四、液晶弹性体复合材料的响应性行为 585
    第四节 未来5~10年重点发展方向 588
    第五节 结语 589
    参考文献 590
    第八章 液晶显示器件 599
    第一节 引言 599
    第二节 发展历程 601
    第三节 液晶显示器件的原理 603
    一、液晶的取向有序参量 603
    二、液晶的介电各向异性 604
    三、液晶的双折射 604
    四、液晶显示器件的基本结构和原理 606
    第四节 最近二三十年的研究进展 608
    一、液晶显示模式 608
    二、液晶显示器件结构 612
    第五节 学科前沿问题 614
    一、蓝相液晶显示 614
    二、铁电液晶显示 617
    三、量子点技术 619
    第六节 与实际需求结合的重大问题 620
    一、响应时间 620
    二、大尺寸 620
    三、背光源 620
    第七节 未来5~10年学科发展趋势 621
    一、柔性显示 621
    二、3D显示 621
    参考文献 622
    第九章 颗粒物质宏观模型 625
    第一节 引言 625
    第二节 颗粒固体物理发展历程 628
    第三节 颗粒材料本构理论研究进展 631
    第四节 学科前沿问题 634
    一、颗粒物质体系理论模型 634
    二、颗粒阻塞相变与玻璃化转变 637
    三、颗粒物质体系微观结构 639
    第五节 与实际需求结合的重大问题 643
    第六节 未来5~10年学科发展趋势 645
    参考文献 647
    第五篇 软物质低维与界面体系
    第一章 受限液晶系统的理论新进展 657
    第一节 引言 657
    第二节 液晶理论模型的发展 660
    一、指向序参量 660
    二、Onsager模型 660
    三、Maier-Saupe平均场理论发展 662
    四、Landau-de Gennes展开 662
    五、Frank弹性模型 662
    六、液晶聚合物自洽场模型 663
    第三节 最近二三十年的研究进展 663
    一、液晶的表面浸润现象 663
    二、二维平面受限液晶体系 665
    三、限制在球面上的液晶分子指向场缺陷结构 669
    第四节 学科前沿问题 672
    一、限制在球面上的半刚性液晶体系的指向和缺陷行为 672
    二、限制在两个嵌套的非同心球面之间的液晶体系 673
    三、其他曲面上液晶分子结构的自洽场模拟 673
    四、二维平面受限体系 674
    五、三维受限体系中液晶分子的指向分布 675
    第五节 与实际需求结合的重大问题 675
    第六节 未来5~10年学科发展趋势 675
    第七节 结语 676
    参考文献 677
    第二章 生物膜弹性理论 685
    第一节 引言 685
    第二节 学科发展背景和现状 687
    一、历史背景 687
    二、研究现状 690
    第三节 生物膜弹性理论的前沿问题 693
    一、膜形状方程的解析解 693
    二、分相膜与脂畴 694
    三、脂质膜泡分裂的颈端条件 695
    四、膜与蛋白的相互作用 695
    第四节 未来5~10年重点发展方向 696
    一、膜方程的解析解 696
    二、分相膜与脂畴 696
    三、膜与蛋白质相互作用 697
    第五节 结语 697
    参考文献 698
    第三章 聚合物纳米复合材料 701
    第一节 引言 701
    一、弹性体纳米复合材料 701
    二、计算机模拟技术 705
    第二节 发展背景和现状 708
    一、聚合物纳米复合材料的热力学与动力学机制 708
    二、聚合物纳米复合材料分子尺度上的结构与动力学性能 709
    三、聚合物纳米复合材料的形貌 709
    四、聚合物纳米复合材料的流变加工性能 710
    五、聚合物纳米复合材料的力学增强性能 711
    第三节 前沿问题 718
    一、高强度聚合物纳米复合材料的设计 718
    二、低动态滞后聚合物纳米复合材料的设计 718
    三、形状记忆聚合物纳米复合材料的设计 720
    四、自愈合聚合物纳米复合材料的设计 722
    第四节 未来5~10年学科发展趋势 722
    一、多尺度模拟技术的开发 722
    二、分子水平上结构的精细设计与宏观性能的准确预测 723
    第五节 结语 723
    参考文献 724
    第四章 仿生多尺度超浸润界面材料 728
    第一节 引言 728
    第二节 发展历程 729
    第三节 最近二十年的研究进展 732
    一、自然界中的超浸润表面 732
    二、超浸润表面的仿生制备 738
    三、超浸润表面的应用 743
    第四节 学科前沿问题 748
    第五节 与实际需求结合的重大问题 748
    一、仿生蜘蛛丝集水纤维的制备 749
    二、基于仿生智能纳米通道的先进能源转换体系 749
    三、油水分离材料 750
    四、仿生多尺度细胞黏附可控表面 750
    第六节 未来5~10年的发展趋势 750
    第七节 结语 751
    参考文献 751
    第五章 软材料的变形稳定性 757
    第一节 引言 757
    第二节 国内外研究进展 760
    一、理论分析与数值方法 760
    二、高分子软膜的稳定性 764
    三、软基底上弹性薄膜的稳定性 768
    四、生物软组织的生长或萎缩失稳 770
    第三节 学科前沿问题 774
    第四节 与实际需求结合的重大问题 776
    一、基于失稳技术的柔性电子器件 776
    二、基于失稳技术的先进功能表面制备 776
    三、稳定性理论在生物医学工程的应用 777
    第五节 未来5~10年学科发展趋势 777
    第六节 结语 778
    参考文献 779
    第六章 胶体物理基础 788
    第一节 引言 788
    第二节 胶体悬浮液模型系统 791
    第三节 胶体相互作用 792
    一、原子的范德瓦耳斯相互作用 792
    二、胶体球的相互作用 793
    三、体积排斥相互作用及胶体的体积稳定 794
    四、DLVO相互作用和胶体的静电稳定 795
    五、硬球胶体模型 796
    六、排空力 797
    第四节 平衡性质和结构 801
    一、径向分布函数 802
    二、硬球胶体和近硬球胶体 804
    三、带电胶体 807
    第五节 胶体动力学 807
    一、时间尺度和输运方程 807
    二、Smoluchowski方程 811
    三、动力学光散射 812
    第六节 扩散性质 816
    一、短时动力学 816
    二、长时间动力学的唯象处理 820
    第七节 进展和展望 822
    参考文献 823
    第七章 胶体在基础物理研究中的应用 828
    第一节 引言 828
    第二节 发展历程 828
    第三节 最近二三十年的研究进展 830
    一、结晶成核 831
    二、经典成核理论的局限 833
    三、非球形晶核 834
    四、多步成核过程 834
    五、Ostwald原理 835
    六、晶体生长动力学 836
    七、缺陷的性质 837
    八、玻璃化转变 837
    第四节 学科前沿问题 839
    第五节 与实际需求结合的重大问题 840
    第六节 未来5~10年学科发展趋势 841
    参考文献 841
    第八章 二维各向异性胶体热力学 848
    第一节 引言 848
    第二节 发展历程 848
    第三节 最近二三十年的研究进展 850
    一、各向异性胶体颗粒的制备技术 850
    二、二维各向异性胶体系统的构建 854
    三、二维各向异性胶体系统的研究 860
    第四节 学科前沿问题 867
    第五节 与实际需求结合的重大问题 868
    第六节 未来5~10年学科发展趋势 869
    参考文献 870
    第九章 活性胶体 878
    第一节 引言 878
    第二节 发展历程 879
    第三节 人工合成活性胶体的研究 880
    一、驱动机制 880
    二、相互作用与群体行为 886
    第四节 细菌作为活性胶体的研究 889
    一、单个细菌的运动行为和机制 889
    二、细菌和边界的相互作用 890
    三、细菌驱动物质输运 891
    四、细菌的集体运动 891
    第五节 学科前沿问题和未来展望 891
    第六节 结语 892
    参考文献 893
    第十章 纤维体软物质 900
    第一节 引言 900
    第二节 发展历程 902
    第三节 最近二三十年的研究进展 903
    一、分形结构纤维体 904
    二、单向传导与耗散功能纤维体 905
    三、点阵结构功能织物 906
    四、多相复合结构纤维体及纳-微尺度效应 908
    五、竖绒纤维体与间隔织物 911
    六、变密度及梯度分布纤维体 912
    七、剪切增稠体与复合增稠体 913
    八、功能与智能纤维 913
    第四节 学科前沿问题 915
    第五节 与实际需求结合的重大问题 916
    一、分形结构纤维体的结构、性质和制备成形技术 917
    二、正反向异性功能纤维体的结构、性能及成形技术 917
    三、点阵结构功能与智能织物的结构、功能设计与表征及成形技术 917
    四、多相复合纤维体及纳-微尺度效应的形及行为表征与成形技术 918
    五、介观尺度竖绒体结构、行为及成形技术 918
    六、变密度絮体和增稠体的变结构及行为的表征与成形技术 919
    七、功能与智能纤维及3D打印织物的成形理论、技术与表征 919
    八、软文物保护方式与技术和软物质的文明考证方法 920
    第六节 未来5~10年学科发展趋势 920
    参考文献 921
    第十一章 微观尺度下的水:从准一维、二维受限空间到生物以及材料表面 926
    第一节 引言 926
    第二节 最近二三十年的进展 928
    一、受限管道内准一维水链的特殊微观性质 928
    二、微观尺度二维界面水的性质 930
    三、生物以及材料界面水的性质 932
    第三节 前沿问题 936
    第四节 未来5~10年学科发展趋势 937
    参考文献 938
    第六篇 软物质生物体系
    第一章 DNA及DNA分子计算 947
    第一节 引言 947
    第二节 学科发展历程 949
    一、DNA分子动力学模拟方法的发展 949
    二、DNA的结构和力学性质 954
    三、DNA链替换反应 957
    第三节 学科前沿和与实际需求结合的重大问题 960
    一、核酸的分子动力学模拟 960
    二、DNA粗粒化力场的发展 962
    三、短链DNA刚性及其理论模型 963
    四、DNA-DNA作用及DNA包装 965
    五、DNA链替换反应微观理解和速率调控 968
    六、DNA计算和复杂反应网络的设计与实现 969
    七、DNA恒温可控自组装 970
    八、细胞环境下DNA纳米器件设计和反应网络设计及其调控 972
    第四节 未来5~10年学科发展趋势 973
    参考文献 973
    第二章 核酸分子机器 991
    第一节 分子机器概念的提出 991
    第二节 DNA分子机器 992
    一、DNA分子机器的产生 992
    二、驱动机制的发展 994
    三、对外做功与能量输出 996
    四、对核酸分子机器运动动力学的研究 997
    第三节 DNA分子机器的应用 998
    一、利用DNA分子机器构建智能表面 998
    二、响应性纳米孔道构建 998
    三、核酸纳米机器在纳米尺度调控功能基团间距离的应用 999
    四、核酸纳米机器在可控释放和药物运载方面的应用 1000
    第四节 展望 1001
    参考文献 1002
    第三章 蛋白质分子折叠、聚集和功能运动动力学 1004
    第一节 蛋白质分子的基本特性 1004
    一、蛋白质的基本组成 1004
    二、蛋白质的基本结构 1006
    第二节 蛋白质折叠 1009
    一、蛋白质折叠的基本概念 1009
    二、蛋白质折叠的能量面漏斗理论 1011
    三、与功能相关的构象运动和变构 1013
    第三节 蛋白质折叠的几个模型研究 1014
    一、HP模型 1014
    二、HZ拉链模型 1014
    三、Go模型 1015
    四、全原子分子动力学折叠模拟 1016
    五、蛋白质折叠的简单性 1017
    第四节 蛋白质折叠、聚集的前沿课题 1019
    一、复杂物理因素对蛋白质功能结构形成和构象运动的调控作用 1019
    二、金属离子调控蛋白质功能结构形成和运动方面 1020
    三、生物力学调控蛋白质功能结构形成和构象变化方面 1020
    四、纳米粒子和固体表面调控蛋白质功能结构变化及运动方面 1021
    五、含硫键蛋白质的折叠和聚集的模拟方面 1022
    六、金属离子诱导的蛋白二聚化、三聚化等寡聚化过程方面 1022
    第五节 结语 1023
    参考文献 1023
    第四章 蛋白质结构预测 1026
    第一节 引言 1026
    第二节 发展历程 1028
    一、基于模板的结构预测 1030
    二、无模板的结构预测 1033
    三、国际蛋白质结构预测技术评估大赛 1036
    四、几种流行的结构预测方法 1039
    第三节 前沿问题 1041
    第四节 未来5~10年重点发展方向 1043
    第五节 结语 1044
    参考文献 1045

    第一篇 绪论
    第二篇 软物质的理论基础
    第一章 软物质体系的主要理论
    第二章 高分子物理理论与模拟
    第三章 蠕虫状链模型在高分子物理研究中的应用
    第四章 嵌段共聚物中的相和相变
    第五章 聚合物刷的计算机模拟研究
    第六章 软物质中的连续介质力学基础
    第七章 软物质系颗粒材料扩散行为建模
    第三篇 软物质的实验方法
    第一章 软物质实验方法前沿:单分子操控技术
    第二章 蛋白质力学特性的单分子力谱研究
    第三章 单分子荧光技术在生物物理研究中的应用
    第四章 摄像显微技术在实验软物质物理中的应用
    第五章 高分子超薄膜表征技术
    第六章 小角散射技术在软物质表征中的应用
    第七章 癌细胞侵袭转移的实验方法
    第四篇 软物质介观体系
    第一章 超分子凝胶与介观结构
    第二章 手性超分子自组装与应用
    第三章 从“纳米原子”到巨型分子
    第四章 软物质热学超构材料

    第五章 生物分子马达
    第六章 细胞骨架
    第七章 细胞软物质力学及其在生理病理机制中的作用
    第八章 生物大分子的静电学
    第九章 癌细胞信号处理的生物物理建模
    第十章 细菌运动的物理生物学
    第十一章 纳米颗粒与蛋白以及细胞膜等的相互作用
    第十二章 生物信息大数据挖掘
    第七篇 软物质交叉领域
    第一章 抗污染、智能、便携式可穿戴微流控器件
    第二章 活性物质动力学
    第三章 智能软聚合物及其应用
    第四章 场诱导智能软物质材料
    第五章 基于生物矿化构建的“生物-材料”复合体
    关键词索引
    彩图
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