高分子物理化学

Physical Chemistry of Polymers

994253L

42CHPHC305

上谷　幸治郎

Kojiro UETANI

2026年度後期

2026年度

②Second semester

金曜2限

Second period on every Friday

工学部　工業化学科

Department of Industrial Chemistry, Faculty of Engineering

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

高分子物質（液晶、ゴム、生体材料等を含む）を対象として、分子構造や溶解状態の統計力学的な取り扱いおよび物理的な性質と熱力学的状態との関係について学び、高分子のミクロスケールの振る舞いが巨視的スケールでの物理化学的性質と直接関連していることを理解する。

高分子物質の微視的構造を統計的に表現し、その巨視的性質を熱力学的に考察することで、ミクロの状態数がマクロの性質を決定することを理解し、同時に高分子特有の諸物性について理解を深めることを目的とする。1年次及び2年次に学んだ熱力学を、気体や液体から高分子物質に拡張しながら理解する。

身近な材料と関連させながら、高分子物質が示す特徴的な構造ならびに物理化学的性質について理解し、説明できるようになる。

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

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小テストの実施　Quiz type test

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各講義で配布する資料と板書内容に基づき復習すること。

講義に対面出席することを前提とし、中間試験（40％）、到達度評価試験（60％）の合計により評価する。
中間試験の解答例について、試験後に解説する。

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

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すべての履修学生に対して、半数以上の授業回を対面で受講することを求める。

第1回「高分子物質とその物性」
　高分子物質に関して概説し、高分子の微視的構造と巨視的性質が熱力学により密接に相関していることが理解できる。
第2回「高分子鎖の構造と統計解析」
　低分子が連結した高分子鎖の大きさと広がりについて、統計的取り扱いによって理解できる。
第3回「分子の溶解と熱力学」
　分子が溶媒に溶解する現象が、格子モデルに基づく熱力学によって理解できる。
第4回「ポリマーブレンドの熱力学」
　Flory-Huggins理論に基づき、異種高分子の相溶性が熱力学的に理解できる。
第5回「界面化学と熱力学」
　表面自由エネルギーについて解説し、Gibbsの吸着等温式に基づき界面活性が理解できる。
第6回「共重合体と相分離構造」
　共重合体によるミクロ相分離構造について、界面張力を駆動力とした熱力学により決定されることが理解できる。
第7回「これまでの復習と解説」
　講義前半の内容に関する演習問題を解き、特に高分子の溶液系に関する物理化学について理解が深められる。
第8回「緩和現象と熱力学」
　時間スケールの導入による高分子物質の分子運動と流動性について、熱力学的観点から理解できる。
第9回「動的粘弾性」
　高分子材料の応力緩和・クリープについて解説し、複素弾性率を用いた動的粘弾性を理解することができる。
第10回「ゴム弾性」
　Gough-Joule効果における熱力学的関係式を用いて、ゴムが示すエントロピー弾性を理解できる。
第11回「高分子の結晶」
　高分子結晶の種類と融点について整理し、結晶化と融解がエンタルピー変化により理解できる。
第12回「結晶核生成と成長機構の熱力学」
　低分子と高分子の結晶核生成モデルを対比し、熱力学的核形成理論（Lauritzen-Hoffmanモデル）および結晶化動力学について理解することができる。
第13回「熱測定と熱物性」
　理想気体の分子運動論から熱エネルギーを統計力学的に定義し、比熱・熱伝導など熱物性について理解することができる。
第14回「高分子の分光分析」
　高分子物質の分光学的分析において赤外分光法とラマン分光法を対比し、両者の選択律を理解できる。
第15回「全体のまとめと演習」
　講義全体の内容に関する演習問題を解き、特に高分子物質の材料物性に関する物理化学について理解が深められる。

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