高分子化学与物理作为材料科学与工程领域的核心学科,其理论体系与实验技术始终处于学科前沿。清华大学考博考试体系以《高分子化学》(作者:潘祖望)和《高分子物理》(作者:严兆伟)为核心教材,结合《高等高分子化学》(作者:金永华)和《高分子材料科学基础》(作者:陈建峰)构建了多层次知识框架。考生需系统掌握聚合反应机理与动力学,重点理解自由基聚合、离子聚合、缩聚等八种典型反应的链引发、链增长、链终止机理,以及温度、压力、溶剂等参数对聚合过程的影响规律。
在结构表征方面,需深入理解红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)、热分析(TGA/DSC)、扫描电镜(SEM)等技术原理,能够通过特征峰位解析高分子官能团结构,结合DSC曲线分析玻璃化转变温度(Tg)和结晶行为。对于生物基高分子材料,需掌握酶催化聚合、开环聚合等绿色合成技术,并关注纳米复合材料的界面相容性调控策略。
材料性能研究应聚焦力学性能(如拉伸强度、断裂伸长率)、热性能(玻璃化转变温度、热分解温度)、电性能(介电常数、导电率)与功能特性(光响应性、自修复性)的构效关系。重点掌握高分子合金、共混改性、交联增韧等改性技术,理解相分离理论在材料设计中的应用。在应用领域,需结合新能源材料(如锂离子电池隔膜)、生物医用材料(如水凝胶、药物载体)、电子信息材料(如柔性显示基材)等前沿方向,分析高分子材料的关键性能需求。
考博命题注重跨学科融合能力,常以"基于XX技术的高分子智能响应材料设计"为题,要求考生综合运用化学合成、物理表征、计算模拟(如分子动力学模拟)等手段提出创新方案。近年热点包括:①生物可降解高分子材料的循环利用机制;②超分子自组装在功能材料制备中的应用;③高分子-无机杂化材料的界面工程。考生需通过《Advanced Polymer Science》等期刊跟踪最新研究进展,掌握至少两种计算化学软件(如Gaussian、Materials Studio)的操作方法。
备考建议:建立"基础理论-实验技术-应用创新"三维知识网络,重点突破高分子统计力学(如Flory理论)、聚合反应工程(如反应器设计)、材料计算模拟等难点。针对清华大学特色研究方向,需深入理解钱易院士团队在环境友好高分子材料、张玉贵院士团队在超分子组装领域的研究成果。建议完成《高分子化学》与《高分子物理》课后习题120道以上,并撰写3-5篇研究综述作为备考训练。