材料物理课件4软物质.ppt

1、2022-5-121 4 软物质软物质: Soft Matter: Soft Matter 1. 概念的提出概念的提出 P.-G.de GennesP.-G.de Gennes 软物质的基本特征是在外界的微小作用下软物质的基本特征是在外界的微小作用下(如温如温度或外场等度或外场等)，会产生显著的宏观效果。，会产生显著的宏观效果。 所谓小的影响大的效果是软物质体系的基本特所谓小的影响大的效果是软物质体系的基本特征。征。2022-5-122 4 软物质软物质: Soft Matter: Soft Matter 软物质除了具有简单体系的硬物质所特有的平移软物质除了具有简单体系的硬物质所特有的平移自由

2、度之外，常常还有一个或更多的附加自由度。自由度之外，常常还有一个或更多的附加自由度。 软物质体系由于附加自由度的作用可以自组织，软物质体系由于附加自由度的作用可以自组织，最后形成附加自由度有序的自组织结构。最后形成附加自由度有序的自组织结构。2022-5-123 4 软物质软物质: Soft Matter: Soft Matter 在外界作用下软物质的结构之所以发生根本性在外界作用下软物质的结构之所以发生根本性的变化从而导致剧烈的效果，这表明软物质是有其的变化从而导致剧烈的效果，这表明软物质是有其内部结构的。内部结构的。 软物质也被称为为复杂流体或结构液体，主要软物质也被称为为复杂流体或结构液

3、体，主要就是因为软物质在其柔软的背后存在着复杂的、有就是因为软物质在其柔软的背后存在着复杂的、有结多重构的特性。结多重构的特性。2022-5-124 4 软物质软物质: Soft Matter: Soft Matter 软物质大多来自于有机物质，其结构常常介于软物质大多来自于有机物质，其结构常常介于固体和液体之间，从宏观尺度看不象晶体结构那样固体和液体之间，从宏观尺度看不象晶体结构那样有完美的周期性。从原子、分子尺度看是完全无序有完美的周期性。从原子、分子尺度看是完全无序的，但在介观尺寸下存在规则的结构。的，但在介观尺寸下存在规则的结构。2022-5-125 4 软物质软物质: Soft Ma

4、tter: Soft Matter 软物质之所以表现出与固态和液态不同的特性，软物质之所以表现出与固态和液态不同的特性，在于介观尺度下这种有序结构的出现：一方面，决在于介观尺度下这种有序结构的出现：一方面，决定流体的热涨落和动力学相互作用支配着系统的行定流体的热涨落和动力学相互作用支配着系统的行为；另一方面，介观尺度下受约束结构显示出类似为；另一方面，介观尺度下受约束结构显示出类似于固体的行为。这两者共同的作用支配和操纵了软于固体的行为。这两者共同的作用支配和操纵了软物质独特的性质。物质独特的性质。2022-5-126 4 软物质软物质: Soft Matter: Soft Matter 一般

5、而言，对于两种以上物质组成的混合体系，一般而言，对于两种以上物质组成的混合体系，有可能自身或在外界作用下形成某种特定的结构。有可能自身或在外界作用下形成某种特定的结构。 对于单一物质所组成的软物质体系，其所组成对于单一物质所组成的软物质体系，其所组成的分子必须有某种特定的结构或功能的分子必须有某种特定的结构或功能所谓超分子，所谓超分子，例如液晶分子，一些活化剂以及生物大分子等。这例如液晶分子，一些活化剂以及生物大分子等。这些分子可以通过自身的自组装而形成各种有序的结些分子可以通过自身的自组装而形成各种有序的结构。构。2022-5-127 4 软物质软物质: Soft Matter: Soft

6、Matter 常见的一些软物质体系：常见的一些软物质体系： 高分子聚合物、液晶、胶体、乳液、超分高分子聚合物、液晶、胶体、乳液、超分子材料（双亲性分子）、以及生物大分子等。子材料（双亲性分子）、以及生物大分子等。2022-5-1282022-5-1292022-5-1210 F = H - T S2022-5-12112022-5-12121. 超分子自组装超分子自组装软物质自组织的形式软物质自组织的形式2022-5-12132. 单单( (大大) )分子自组分子自组织织2022-5-12143. 熵熵驱动下的驱动下的自组自组织织2022-5-12153. 熵熵驱动下的驱动下的自组自组织织2022-5-12162022-5-12172022-5-12183. 非平衡动力学非平衡动力学自组自组织织2022-5-1219软物质的复相分离软物质的复相分离2022-5-1220软物质的复相分离软物质的复相分离