高分子物理中链动力学的教学研究

龚湘君; 张广照

doi:10.14028/j.cnki.1003-3726.2026.25.383

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高分子物理中链动力学的教学研究

教育与教学 | 更新时间：2026-04-30

- 高分子物理中链动力学的教学研究
- Teaching and Research on Chain Dynamics in Polymer Physics
- 高分子通报 2026年39卷第5期页码：820-825
- 作者机构：
  
  华南理工大学高分子材料科学与工程系材料科学研究所　广州 510641
- 作者简介：
  
  msgzzhang@scut.edu.cn
- 基金信息：
- DOI：10.14028/j.cnki.1003-3726.2026.25.383
  中图分类号：
- 收稿：2025-12-29，
  
  录用：2026-02-06，
  
  网络首发：2026-04-14，
  
  纸质出版：2026-05-20
- 稿件说明：
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龚湘君, 张广照. 高分子物理中链动力学的教学研究. 高分子通报, 2026, 39(5), 820–825.

Gong, X. J.; Zhang, G. Z. Teaching and research on chain dynamics in polymer physics. Polym. Bull. (in Chinese), 2026, 39(5), 820–825.
龚湘君, 张广照. 高分子物理中链动力学的教学研究. 高分子通报, 2026, 39(5), 820–825. DOI： 10.14028/j.cnki.1003-3726.2026.25.383.

Gong, X. J.; Zhang, G. Z. Teaching and research on chain dynamics in polymer physics. Polym. Bull. (in Chinese), 2026, 39(5), 820–825. DOI： 10.14028/j.cnki.1003-3726.2026.25.383.

摘要

高分子物理中的链动力学是理解聚合物材料流变行为和机械性能的核心和基础。本研究提出以松弛时间的理论计算为核心、以高分子标度关系为线索的教学设计。通过Rouse模型、Zimm模型和Tube模型的递进式讲解，构建“稀溶液单链动力学—流体力学修正—缠结效应”的完整框架。利用问题导向的教学方式，详细论述3个核心模型的假定和推导思路，强调标度理论在高分子动力学中的重要性，弥补高分子链段动力学理论深入不够、概念碎片化的问题，为高分子物理课程改革提供新思路。

Abstract

Chain dynamics constitutes the foundational framework for understanding the rheological behavior and mechanical properties of polymeric materials. This study introduces an instructional design grounded in the theoretical computation of relaxation time

with scaling relationships serving as its unifying conceptual scaffold. By systematically developing the Rouse model

Zimm model

and Tube model—progressing from “single-chain dynamics in dilute solutions” to “hydrodynamic interactions” and finally to “entanglement-constrained motion”—we establish a coherent

hierarchically structured pedagogical pathway. Guided by a problem-driven approach

we explicitly articulate the physical assumptions

mathematical approximations

and logical derivation steps underpinning each model

thereby highlighting how scaling theory bridges microscopic chain motions with macroscopic viscoelastic responses. This design directly responds to two persistent challenges in polymer physics education: (1) the lack of conceptual depth in connecting molecular mechanisms to observable phenomena

and (2) the fragmentation of chain dynamics topics across disjointed modules. As such

it provides a principled foundation for curriculum reform aimed at fostering mechanistic reasoning and quantitative intuition.

关键词

Keywords

references

何曼君 . 高分子物理 , 第4版 . 上海 : 复旦大学出版社 , 2017 .

金日光 , 华幼卿 . 高分子物理 , 第4版 . 北京 : 化学工业出版社 , 2019 .

何平笙 . 新编高聚物的结构与性能 , 第2版 . 北京 : 科学出版社 , 2021 .

卢江 , 沈家瑞 , 吕晓龙 . 高分子物理 . 北京 : 高等教育出版社 , 2013 .

Doi, M. ; Edwards, S. F . The Theory of Polymer Dynamics . Oxford : Oxford University Press , 1986 .

Rubinstein, M. ; Colby, R. H . Polymer Physics . Oxford : Oxford University Press , 2003 .

Ferry, J. D . Viscoelastic Properties of Polymers , 3 rd ed . John Wiley & Sons , 1980 .

Jr Rouse, P. E. . A theory of the linear viscoelastic properties of dilute solutions of coiling polymers . J. Chem. Phys. , 1953 , 21 ( 7 ), 1272 – 1280 .

Zimm, B. H . Dynamics of polymer molecules in dilute solution: viscoelasticity, flow birefringence and dielectric loss . J. Chem. Phys. , 1956 , 24 ( 2 ), 269 – 278 .

de Gennes, P. G . Scaling Concepts in Polymer Physics . Ithaca, N.Y. : Cornell University Press , 1979 .

Kubo, R . The fluctuation-dissipation theorem . Rep. Prog. Phys. , 1966 , 29 ( 1 ), 255 .

Happel, J. ; Brenner, H . Low Reynolds Number Hydrodynamics . Springer , 1983 .

Schaefer, D. W. ; Han, C. C . Quasielastic light scattering from dilute and semidilute polymer solutions . In: Dynamic Light Scattering . Boston, MA : Springer , 1985 . 181 – 243 .

Pecora, R . Dynamic light scattering measurement of nanometer particles in liquids . J. Nanopart. Res. , 2000 , 2 ( 2 ), 123 – 131 .

Graessley, W. W . Polymeric Liquids & Networks . Boca Raton : Garland Science , 2024 .

Milner, S. T. ; McLeish, T. C. B . Reptation and contour-length fluctuations in melts of linear polymers . Phys. Rev. Lett. , 1998 , 81 ( 3 ), 725 – 728 .

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