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焦剑，姚军燕 著

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• 功能高分子
• 高分子材料
• 材料科学
• 聚合物化学
• 高分子物理
• 生物材料
• 智能材料
• 纳米材料
• 高分子加工
• 应用化学

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122256652

版次：2

商品编码：11891350

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-03-01

用纸：胶版纸

页数：342

字数：575000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书可作为高校高分子材料、复合材料、应用化学等相关专业的研究生和本科生的教学用书，也可供从事功能高分子材料生产和研究的科技人员参考。
　　该教材上版（书号00821）销售11000多册，被多家学校选用，如西北工业大学、西安工程大学、陕西科技大学、山东理工大学、茂名石油化工学院、辽宁石油化工学院、青岛科技大学、西南石油大学、湖南工业大学等。

内容简介

　　功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，本教材根据高分子材料与工程、复合材料等专业的特点，论述了一些具有重要应用价值的功能高分子材料品种，如已发展较为成熟的离子交换树脂、吸附树脂、高分子分离膜、液晶高分子、电功能高分子、高分子纳米复合材料、生物降解高分子材料等，对它们的研究和发展方向以及新成果作了一定的介绍，同时对于一些新的功能高分子材料如高分子催化剂，形状记忆高分子、智能型高分子凝胶、高吸油树脂等高分子也有所涉及。在阐述这些材料时，着重强调基本概念、基本原理，阐明了功能高分子材料的结构和组成与功能性之间的关系，同时对功能高分子材料的发展也作了扼要的介绍。
　　本书可作为高校高分子材料、复合材料、应用化学等相关专业的研究生和本科生的教学用书；也可供从事功能高分子材料生产和研究的科技人员参考。

作者简介

　　焦剑，西北工业大学理学院应用化学系，教授，长期从事高分子材料、功能高分子以及树脂基复合材料的教学和科研工作，陕西省复合材料学会会员，中国环氧树脂学会会员，PhysicaB审稿人。讲授研究生课程《功能高分子材料》、《生物化学》，以及本科生课程《高分子物理》、《塑料材料学》、《功能高分子材料》。撰写专著、教材四部，多次获西北工业大学奖教金、教学成果奖、青年教师等奖励。主持“973”子专题、国家自然基金、横向课题多项，发表研究论文60余篇。

目录

第1章绪论/1
1.1功能高分子材料概述1
1.1.1功能高分子材料的概念及研究内容1
1.1.2功能高分子材料的分类2
1.1.3功能高分子材料的发展4
1.2功能高分子材料的结构与功能7
1.2.1高分子骨架7
1.2.2官能团与功能性的关系11
1.3功能高分子材料的设计方法12
1.3.1依据已知功能的小分子设计12
1.3.2根据小分子或官能团与聚合物骨架之间的协同作用进行设计12
1.3.3拓展已有高分子材料的功能14
1.3.4从其他科学领域的理论和方法中借鉴14
1.4功能高分子材料的制备14
1.4.1高分子的合成新技术14
1.4.2功能高分子材料的制备16
1.4.3功能高分子材料的多功能复合20
思考题21
参考文献21

第2章吸附分离高分子材料/23
2.1概述23
2.2吸附树脂24
2.2.1吸附树脂的分类及品种24
2.2.2吸附树脂的合成27
2.2.3吸附树脂的性能及吸附分离原理31
2.2.4吸附树脂的应用35
2.3离子交换树脂37
2.3.1离子交换树脂的分类38
2.3.2离子交换树脂的合成39
2.3.3离子交换树脂的性能45
2.3.4离子交换树脂的工作原理47
2.3.5离子交换树脂的应用49
2.4高分子絮凝剂53
2.4.1高分子絮凝剂的种类及结构特点54
2.4.2高分子絮凝剂的作用原理56
2.4.3影响高分子絮凝剂絮凝效果的因素57
2.4.4高分子絮凝剂的应用59
思考题60
参考文献60

第3章高分子试剂及高分子催化剂/63
3.1概述63
3.1.1高分子试剂及高分子催化剂63
3.1.2高分子试剂及催化剂的结构特点及应用特点64
3.2高分子试剂65
3.2.1概述65
3.2.2高分子试剂的制备66
3.2.3高分子试剂的种类及应用68
3.2.4在高分子载体上的固相合成71
3.3高分子催化剂74
3.3.1高分子催化剂的合成74
3.3.2高分子催化剂的高分子效应76
3.3.3高分子催化剂的类型及应用77
3.3.4酶的固化及其应用78
思考题82
参考文献82

第4章高分子分离膜/84
4.1概述84
4.1.1分离膜与膜分离的特点84
4.1.2高分子分离膜的定义及分类85
4.1.3分离膜的膜组件86
4.2高分子分离膜的分离原理88
4.2.1多孔膜的分离原理88
4.2.2致密膜的分离机理89
4.3高分子分离膜的材料及制备91
4.3.1高分子分离膜的材料91
4.3.2高分子分离膜的制备94
4.4膜过程及其应用97
4.4.1浓度差驱动的膜分离过程98
4.4.2压力驱动的膜过程101
4.4.3电场力驱动膜过程104
4.5液膜分离105
4.5.1液膜的结构和分类105
4.5.2液膜分离机理107
4.5.3液膜的应用107
4.6新型膜分离过程108
4.6.1膜蒸馏108
4.6.2膜萃取108
4.6.3亲和膜分离技术108
思考题109
参考文献109

第5章电功能高分子材料/112
5.1概述112
5.1.1高分子材料的导电特点112
5.1.2导电高分子材料的分类113
5.2复合型导电高分子材料114
5.2.1复合型导电高分子材料的结构和导电机理115
5.2.2金属填充型高分子材料的导电性117
5.2.3碳系列复合高分子材料118
5.2.4复合型导电高分子材料的应用123
5.3结构型导电高分子的结构与性能124
5.3.1电子导电高聚物124
5.3.2离子导电高聚物135
5.4电功能高分子材料的应用137
5.4.1电致发光高聚物137
5.4.2电致变色高聚物141
5.4.3高分子压电材料144
5.4.4超导高分子148
思考题150
参考文献150

第6章高分子纳米复合材料/152
6.1纳米效应及纳米复合材料152
6.1.1纳米效应152
6.1.2纳米复合材料的定义及特点153
6.1.3聚合物基纳米复合材料154
6.2纳米复合材料的制备155
6.2.1共混法155
6.2.2溶胶�材�胶法156
6.2.3插层法159
6.2.4其他方法164
6.3无机/聚合物纳米复合材料的表征与分析164
6.3.1纳米材料的化学成分的表征165
6.3.2纳米微粒结构的表征165
6.3.3纳米微粒的表面分析165
6.4无机/聚合物纳米复合材料的性能及应用166
6.4.1力学性能167
6.4.2热性能169
6.4.3阻燃性169
6.4.4高阻透性170
6.4.5电性能171
6.4.6光功能172
6.4.7磁特性173
6.4.8其他特性174
思考题174
参考文献175

第7章光功能高分子材料/178
7.1概述178
7.2光功能高分子材料的结构与性能179
7.2.1光物理和光化学原理179
7.2.2光化学反应181
7.2.3感光高分子体系的设计与构成185
7.3光功能高分子材料的应用185
7.3.1光敏性涂料185
7.3.2光致抗蚀剂190
7.3.3高分子光稳定剂197
7.3.4光致变色高分子材料199
7.3.5光导电高分子材料203
7.3.6光学塑料与光纤210
思考题212
参考文献212

第8章液晶高分子材料/214
8.1概述214
8.1.1高分子液晶的发展概况214
8.1.2液晶的特性215
8.1.3液晶的分类215
8.2高分子液晶的分子结构及理论218
8.2.1高分子液晶的典型化学结构219
8.2.2高分子液晶的结构与性能221
8.2.3液晶高分子理论221
8.3高分子液晶材料的表征方法222
8.3.1热台偏光显微镜法222
8.3.2差示扫描量热法223
8.3.3X射线衍射法223
8.3.4核磁共振光谱法224
8.4液晶高分子的合成224
8.4.1溶致型侧链高分子液晶224
8.4.2溶致型主链高分子液晶226
8.4.3热致型侧链高分子液晶228
8.4.4热致型主链高分子液晶233
8.4.5其他液晶高分子236
8.5特种液晶高分子材料238
8.5.1功能性液晶高分子238
8.5.2组合型液晶高分子241
8.5.3树枝状大分子液晶243
8.5.4分子间氢键作用液晶高分子、液晶离聚物和液晶网络体243
8.6液晶高分子材料的应用245
8.6.1高性能工程材料245
8.6.2高分子液晶合金246
8.6.3高分子液晶复合材料246
8.6.4图形显示246
8.6.5信息存储介质247
8.6.6功能液晶膜材料247
思考题248
参考文献248

第9章环境降解高分子材料/249
9.1概述249
9.2光降解高分子材料250
9.2.1光降解机理250
9.2.2光降解高分子材料及制备252
9.2.3光降解高分子材料的应用255
9.3生物降解高分子材料256
9.3.1生物降解高分子材料的概念及分类256
9.3.2天然生物降解高分子材料259
9.3.3生物合成降解型高分子材料264
9.3.4化学合成的高分子266
9.3.5光生物双降解高分子材料270
9.4生物降解复合材料270
9.5可生物降解的聚合物纳米微粒271
思考题272
参考文献272

第10章生物医用高分子材料/274
10.1概述274
10.1.1医用高分子材料的分类274
10.1.2对医用高分子材料的基本要求276
10.1.3医用高分子材料的应用276
10.2生物医用高分子材料的生物相容性和生物学评价277
10.3血液净化高分子材料279
10.3.1血液净化膜材料279
10.3.2血液净化吸附材料281
10.4生物吸收性高分子材料282
10.4.1生物吸收性高分子材料的基本性能283
10.4.2生物吸收性高分子材料284
10.4.3生物吸收性高分子材料的应用289
10.5生物惰性高分子材料289
10.5.1医用有机硅高分子289
10.5.2聚氨酯290
10.5.3聚丙烯酸酯及其衍生物291
10.5.4聚四氟乙烯291
10.6生物活性高分子材料291
10.6.1表面肝素化高分子材料291
10.6.2酶、抗体的固定化292
10.6.3组织工程支架材料293
10.7高分子材料在药学中的应用296
10.7.1高分子药物296
10.7.2药用高分子辅料298
10.7.3高分子药物控制释放体系298
思考题300
参考文献300

第11章智能高分子材料/302
11.1智能材料与智能高分子302
11.2智能型高分子凝胶303
11.2.1凝胶的溶胀及体积相转变304
11.2.2高分子凝胶的响应306
11.2.3智能型高分子凝胶的应用311
11.3形状记忆功能高分子材料313
11.3.1高分子的形状记忆原理314
11.3.2形状记忆高分子材料的品种316
11.3.3形状记忆高分子材料的应用318
11.4智能型高分子复合材料319
11.4.1复合材料的自监控320
11.4.2复合材料的自修复321
11.5其他智能型高分子322
11.5.1智能型液晶高聚物322
11.5.2生物工程用智能型高分子322
11.5.3智能高聚物微球323
11.5.4智能高分子膜323
11.5.5智能高分子纤维324
思考题324
参考文献325

第12章高吸液树脂/328
12.1高吸水性树脂328
12.1.1高吸水性树脂的分类及制备328
12.1.2高吸水性树脂的吸水机理331
12.1.3高吸水性树脂的性能332
12.1.4高吸水性树脂的应用334
12.2高吸油性树脂335
12.2.1高吸油性树脂的吸油机理335
12.2.2高吸油性树脂的种类336
12.2.3高吸油性树脂的合成特点338
12.2.4影响高吸油性树脂性能的主要因素339
12.2.5高吸油性树脂的应用340
思考题341
参考文献341

前言/序言

功能高分子材料（第二版） 内容简介 《功能高分子材料（第二版）》是一部系统深入介绍功能高分子材料的专著，旨在为相关领域的科研人员、工程技术人员以及高等院校师生提供一本全面、权威的参考书。本书在第一版的基础上，根据近年来功能高分子材料研究的最新进展和应用领域的发展趋势，进行了全面的修订和更新，内容更加充实，体系更加完善。 本书涵盖了功能高分子材料的结构、性能、制备、表征以及在各个领域的应用。内容逻辑清晰，从基础理论到实际应用，层层递进，力求使读者对功能高分子材料有一个全面而深刻的理解。 第一部分：功能高分子材料的基本概念与分类 本部分将详细阐述功能高分子的基本概念，区分其与传统高分子的主要区别，并重点介绍功能高分子的分类体系。我们将探讨如何根据高分子链的结构、功能基团的引入以及宏观形态来对功能高分子材料进行分类，例如： 按功能基团的特性分类： 如导电高分子、光响应高分子、热响应高分子、生物相容性高分子、智能高分子等。 按材料的结构形态分类： 如嵌段共聚物、接枝共聚物、交联网络、纳米复合材料、多孔材料等。 按应用领域分类： 如电子信息材料、能源材料、生物医学材料、环境材料、分离材料等。 第二部分：功能高分子的结构设计与合成策略 本部分将深入探讨功能高分子材料的结构设计原则以及多样化的合成方法。我们将重点介绍如何通过精确控制高分子的分子量、分子量分布、链结构、共聚组成、拓扑结构以及引入特定的功能基团，来赋予高分子材料特定的功能。 精确聚合技术： 详细介绍可控/“活性”自由基聚合（如ATRP, RAFT, NMP）、阴离子聚合、阳离子聚合、开环聚合等，以及它们在合成结构规整、功能化的高分子中的应用。 功能基团的引入与转化： 讨论后聚合修饰技术、共聚单体的设计与合成，以及如何通过化学反应在预先合成的高分子骨架上引入或转化功能基团。 拓扑结构的设计： 介绍星形、梳形、梯度、嵌段、环形等特殊拓扑结构高分子的合成方法，以及这些结构如何影响材料的性能。 高分子组装与自组装： 探讨通过分子间相互作用驱动的高分子自组装现象，以及如何利用自组装技术构建具有特定微观结构的超分子材料。 第三部分：功能高分子的性能表征与评价 本部分将系统介绍用于表征功能高分子材料结构与性能的各种先进技术和方法。 结构表征： 包括核磁共振（NMR）、红外光谱（IR）、紫外-可见光谱（UV-Vis）、质谱（MS）等用于确定化学结构；凝胶渗透色谱（GPC）用于测定分子量和分子量分布；X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）等用于研究形貌和微观结构。 物理性能表征： 如差示扫描量热法（DSC）、热重分析（TGA）、动态机械分析（DMA）等用于研究热性能和力学性能；玻璃化转变温度（Tg）、熔点（Tm）等关键参数的测定。 功能性能评价： 针对不同类型的功能高分子，介绍相应的性能评价方法。例如，导电高分子的电导率测试，光响应高分子的光学响应测试，生物相容性高分子的细胞毒性、生物降解性评价等。 第四部分：主要功能高分子材料的分类与应用 本部分是本书的核心内容，将针对各类重要的功能高分子材料，详细介绍其基本原理、关键性能以及在各个领域的广泛应用。 导电高分子： 介绍共轭聚合物（如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔衍生物）的导电机制，及其在有机电子器件（如有机发光二极管OLED、有机太阳能电池OSC、有机薄膜晶体管OTFT）、传感器、电磁屏蔽材料、抗静电涂层等方面的应用。 光响应高分子： 讨论具有光致变色、光致形变、光致交联、光致发光等特性的高分子材料，及其在智能窗户、光存储介质、光开关、光镊、生物成像等领域的应用。 热响应高分子： 重点介绍聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）等具有临界溶液温度（LCST）或临界溶解温度（UCST）的高分子，以及它们在药物控释、智能分离、自修复材料、传感器等方面的应用。 生物相容性高分子与生物医用材料： 介绍聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、聚己内酯（PCL）、聚乙二醇（PEG）等可生物降解聚合物，以及聚氨酯、硅橡胶等生物惰性聚合物，并在药物递送系统、组织工程支架、人工器官、生物传感器、医疗器械等领域展现的应用潜力。 传感与响应材料： 探讨能够感知外界环境变化（如pH、离子浓度、温度、力、特定分子等）并产生可检测信号（如电信号、光学信号、颜色变化等）的高分子材料，及其在化学传感器、生物传感器、微电子机械系统（MEMS）等领域的应用。 分离与膜材料： 介绍具有特定渗透性、选择性或吸附能力的高分子膜材料，如用于气体分离、液体分离、水处理（反渗透、纳滤、超滤、微滤）以及生物分子分离等。 能源材料： 探讨用于储能（如聚合物锂离子电池电解质、超级电容器电极材料）和能量转换（如光伏材料、燃料电池隔膜）的高分子材料。 智能与响应性聚合物网络（水凝胶）： 介绍具有三维交联网络结构，能够吸收大量水或溶剂的高分子凝胶，特别是那些能够对外界刺激（如温度、pH、光、电场、磁场、生物分子等）产生显著体积变化或其他响应的水凝胶，及其在药物释放、传感器、软体机器人、组织工程等领域的应用。 第五部分：功能高分子材料的制备新进展与挑战 本部分将关注功能高分子材料制备领域的最新技术突破和发展趋势，同时也对当前面临的挑战进行探讨。 绿色化学与可持续合成： 介绍环境友好的合成方法，如水相聚合、无溶剂聚合、生物基单体聚合，以及可再生资源在高分子材料开发中的应用。 增材制造（3D打印）与功能高分子： 探讨如何利用3D打印技术制备具有复杂结构和特定功能的高分子材料，包括功能梯度材料、多材料复合结构等。 纳米技术与功能高分子复合： 深入研究高分子纳米复合材料的制备、结构调控以及性能增强机制，以及纳米粒子（如碳纳米管、石墨烯、金属纳米粒子、量子点）在高分子材料中的分散与作用。 多功能一体化材料： 介绍如何通过巧妙的分子设计和合成策略，开发同时具备多种功能的聚合物材料，以满足复杂应用需求。 规模化生产与成本控制： 讨论功能高分子材料从实验室走向工业化生产所面临的技术瓶颈、经济可行性分析以及成本控制的策略。 第六部分：功能高分子材料的未来展望 本书最后将对功能高分子材料的未来发展趋势进行展望，包括但不限于： 更智能、更自主的响应材料： 开发能够自主感知、决策和响应的材料，实现更高级的功能。 仿生材料与功能： 从生物体系中汲取灵感，设计和合成具有生物启发性功能的高分子材料。 多尺度集成与协同作用： 实现分子、介观和宏观尺度的协同调控，赋予材料更强大的性能。 理论计算与大数据驱动的材料设计： 结合先进的计算模拟和人工智能技术，加速新材料的发现和设计。 环境友好与可持续发展： 持续关注材料的生命周期评估，推动绿色、可持续功能高分子材料的发展。 《功能高分子材料（第二版）》以其严谨的科学态度、丰富的研究内容和前沿的学术视野，将成为功能高分子材料领域研究者和从业人员不可或缺的参考工具。本书不仅能帮助读者掌握该领域的经典知识，更能启发读者探索未来功能高分子材料的新机遇和新挑战。

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这本书的第三部分，着重探讨了智能响应高分子材料的设计与应用。我被其中关于形状记忆聚合物、温敏和pH响应聚合物的介绍深深吸引。作者不仅详细介绍了这些材料的响应机制，还列举了它们在生物医药、智能驱动器、自修复涂层等前沿领域的应用前景。特别是书中对“第四代”响应性高分子材料的展望，让我看到了该领域未来的发展方向。我尤其欣赏作者在解释复杂的化学原理时，辅以直观的图示和生动的比喻，使得即使是初学者也能较快掌握。

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我是一名化工行业的工程师，日常工作中需要处理大量关于高分子材料的实际问题，从生产工艺优化到新产品开发。《功能高分子材料（第二版）》在这一方面给了我很大的帮助。书中关于高分子材料加工性能的章节，对我来说尤为实用。它详细介绍了挤出、注塑、吹塑等常见成型工艺中，材料的流变行为、热稳定性以及结晶动力学如何影响最终制品的质量和性能。作者提出的许多解决生产中常见问题的思路和方法，都非常具有启发性，让我能够更有效地分析和解决实际生产中的瓶颈。

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最近我对具有特殊光学性能的高分子材料产生了浓厚的兴趣，而《功能高分子材料（第二版）》恰好满足了我的求知欲。书中专门辟出章节讲解了光学活性高分子、非线性光学高分子以及近红外吸收高分子的设计原理和应用。我被书中关于光致变色高分子在信息存储和显示领域的潜力所震撼，也对用于太阳能电池的有机半导体材料的最新进展有了更深入的了解。作者对这些材料结构与光学性质关系的深入剖析，为我未来的研究方向提供了宝贵的参考。

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作为一名高分子化学的本科生，我正在努力构建扎实的基础知识体系。《功能高分子材料（第二版）》的章节编排非常合理，由浅入深，循序渐进。我特别喜欢书中对各种高分子材料分类的清晰阐述，以及不同类别材料的代表性结构和应用。例如，关于导电高分子、发光高分子以及生物可降解高分子材料的介绍，都让我对这些令人兴奋的研究领域有了初步的认识。书中的许多术语解释都十分准确到位，为我的专业学习打下了坚实的基础。

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《功能高分子材料（第二版）》在探讨环境友好型高分子材料方面，提供了许多令人耳目一新的观点。我对书中关于生物基高分子、可降解高分子以及绿色合成方法学的介绍印象深刻。作者不仅仅关注材料本身的性能，更强调了其对环境的潜在影响。例如，书中对利用生物质资源合成聚乳酸（PLA）的详细介绍，以及对其降解行为和应用前景的深入分析，让我对可持续发展材料有了更深刻的认识。

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我是一名来自其他学科背景的科研人员，正在尝试将功能高分子材料引入到我的研究领域。本书的跨学科视野，极大地促进了我的理解。书中关于高分子材料在催化、分离、传感等多个交叉领域的应用，为我打开了新的思路。例如，书中关于高分子作为多相催化剂载体的设计，以及利用嵌段共聚物构建纳米反应器的讨论，都让我看到了将高分子科学与其他学科融合的巨大潜力。

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作为一名对高分子科学领域充满热情的材料研究者，我一直关注着功能高分子材料的最新进展。收到《功能高分子材料（第二版）》这本书时，我满怀期待地翻开了它，希望能从中汲取新的知识和灵感。书中的前几章，主要聚焦于高分子链的结构与性能之间的关系，深入浅出地阐述了分子设计如何影响材料的宏观表现。作者通过丰富的实例，讲解了从单体选择、聚合方法到后处理工艺等各个环节对最终材料性能的决定性作用。特别是关于聚合物链构象、链间作用力以及相分离行为的论述，逻辑清晰，条理分明，让我对许多以往模糊的概念有了更深刻的理解。

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《功能高分子材料（第二版）》在介绍高分子材料的力学性能方面，也非常详实。我被书中关于高强度高分子、韧性高分子以及弹性体材料的结构设计和性能调控的论述所吸引。特别是书中关于纳米复合材料增强机制的解释，以及如何通过引入填料来提升聚合物基体的力学性能，为我解决材料强度不足的问题提供了有效的解决方案。

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我是一名从事高分子合成研究的研究生，实验过程中的数据分析和结果解读是我的日常工作。在阅读《功能高分子材料（第二版）》时，我发现书中提供的许多关于高分子材料表征方法的介绍，对于我理解实验结果非常有帮助。从红外光谱、核磁共振谱到差示扫描量热法、热重分析仪等，书中都对这些仪器的基本原理、样品制备以及数据解读进行了详细的阐述。特别是在分析高分子材料的分子量分布、玻璃化转变温度以及热分解行为时，这些方法论的介绍使我事半功倍。

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总而言之，《功能高分子材料（第二版）》是一本内容丰富、结构清晰、兼具理论深度和实践指导意义的优秀教材。书中涵盖的知识面广，从基础理论到前沿应用，都进行了深入的探讨。对我而言，这本书不仅是一本参考书，更是一座指引我探索功能高分子材料世界的宝贵灯塔，让我对这个充满活力的领域有了更全面、更深入的认知，也激发了我进一步学习和研究的热情。