前言

本书是中国轻工业“十三五”规划立项教材，面对高分子材料及相关专业的本科生、研究生和工程技术人员，从流变学的数学物理和流体力学的基础知识、聚合物流体的流变特征和流动的控制方程、流变性能的测量和表征、聚合物流变学的应用四大部分，系统地介绍聚合物流变学及其应用。本书也为缺乏聚合物流变学基础知识的工程技术人员提供一本便于自学的科技书，为工作在行业第一线的工程技术人员提供一本专业的参考书。

首先感谢中国轻工业出版社的林媛编辑推荐我编著这本教材。2017年5月，在广州我参加第三届中国塑料/化工研究院所发展论坛。林媛动员我编写流变学的教材。我以年纪大、写教材难度大和太耗精力为由拒绝了。林媛一再动员我，6月1日发给我《教材编写选题表》，我同意先学习相关教材和确定合伙者后再做决定。

我阅读聚合物流变学的相关书籍时，回忆自己的学习和工作经历，于1980年和1981年两次考研。第二次考研时，我是报考专业的第一名，由于我不是77级、78级毕业生和大龄问题而名落孙山，为了当个好老师，1986年5月，38岁的我辞掉北京理工大学的公职自费到美国留学。由于我是工农兵大学生没有学士学位，我补了本科生的课，打工交学费和养活自己，过了一段非常艰苦的“洋插队”生活。

1988年，我40岁以优异成绩获得硕士学位和奖学金开始攻读博士。1994年我获得物理学硕士和博士学位，到美国约翰·霍普金斯大学化学工程系做博士后，研究化工过程的动量、热量和质量传递过程和机理。1995年年底，我被引进北京理工大学回国工作，直至2013年退休。在这期间，先后承担国家自然基金和聚合物行业纵向和横向的科研项目，研究聚合物材料加工成型技术和单聚合物复合材料。如果没有聚合物流变学相关知识，我们无法完成任务。聚合物流变学知识使我们课题组受益匪浅。

我决定利用这次编著工作，系统地学习聚合物流变学，认真总结留学回国以来的科研工作，为国家高等教育贡献余热。我邀请我校材料学院何吉宇教授与我共同编写本书。由于聚合物流变学是外来引进的学科，我们以我校本科生使用10多年的内部讲义为基础，以国外原著为主认真组织了本书的内容。我们一起制订了编写工作的计划，讨论确定了编写教材必须坚持的原则。我们将整个编写过程分为4个阶段：

第一个阶段学习聚合物材料和流变学的专著，编写教材的大纲和目录。我阅读了第一章所列的国内外聚合物流变学的专著、研究生和本科生的教科书，我和何吉宇讨论编写大纲和目录。本书分为4部分，包括聚合物加工和数学物理及流体力学的基础知识、聚合物流变学、流变仪测试的基本原理及其应用、用实例介绍聚合物流变学的具体应用。2017年10月16日，林媛、何吉宇和我开会确定了大纲和目录。

第二阶段编写教材的初稿。每天早上5点起床，我就伏案在计算机上写作，亲力亲为写书忙到半夜。在编写过程中，我认真推导了流变学的控制方程、典型加工成型过程的流动求解，比较聚合物流变学与典型黏性流体力学的不同，也比较了国外几个著名专著数学模型和描述的不同。我们详细分析讨论问题，一起决定如何筛选内容。何吉宇花了不少时间落实本书引用的所有实验数据图的出处，以避免误引。

第三阶段修改调整教材的初稿。2018年3月1日，我们三人开会讨论了教材的初稿。我介绍教材初稿的详情。何吉宇分析了该专业学生基础。林媛介绍国内大学的相关专业的教学情况和对本教材的要求。按照会议的讨论，我全面修改初稿整合内容。2018年4月10日，我和何吉宇向林媛编辑提供纸质版和电子版书稿。

第四阶段编辑修改定稿。林媛编辑认真编辑核对书稿。我们使用微信、电话和邮件一起核对修改完善全书的描述和推导过程，编辑修改发现的编写问题，统一使用国标，方便读者阅读和学习。

在编写这本教材中，我们一直坚持了以下编写原则：

(1)符合人的认知规律，有利于教学使用。根据国内相关专业大学本科生的课程设置情况，有针对性地组织教材内容。本书按照数学物理—流体力学—聚合物流变性质—流变本构方程—聚合物加工过程流动分析—流变测量—流变学应用的顺序编写。

(2)在内容叙述上，本书尽量做到基本概念解释详尽，数学理论和传递过程的经典定律力求简明扼要、条理清晰，不进行严密的推导和证明。对于各种问题的讨论，本书立足于介绍如何将工程问题简化成数学物理模型，如何精简现有的控制方程描述具体的工程问题。每章第一个问题的推导过程尽量详尽，便于读者自学。

(3)本书公式推导步骤清晰，方便读者学习。本书中间推导过程的公式给出小序号，重要公式给出二级标题的序号。为了留给读者自学和思考的空间，我们有意将书中的有些问题留给读者在练习中完成，不少练习题是学习内容的延续。根据每章学习要求，给出自编和引用的练习题。附录2中给出计算题答案，以供读者核对自己练习的结果。

(4)本书保留部分英文原著的内容，在练习题中安排英文作业，增加学生在专业课中用英语和学习专业词汇的空间，以利于学生提高阅读外文文献和国际交流能力。

(5)本书紧密联系实际，有利于工程技术人员参考使用。最后两章总结了我们课题组聚合物加工过程的数值模拟、单聚合物复合材料的研究工作。用大量科研实例介绍聚合物流变学的具体应用。

(6)本书每一章精选的参考文献分别列在每章后面，并标注相应的页码。我们学习国外专著给出所有实验数据图出处的做法，本书给出引用的绝大多数实验数据图的第一出处。一是尊重保护知识产权，二是方便读者的学习。

今年我们申请《中国轻工业“十三五”规划教材》，整个课程大致需要48学时。为了实现本书的多种用途，我们有意使每章内容伸缩性很大，每节内容相对独立便于筛选，可以用于本科生或研究生的教学。不同类型层次的大学可以根据学生基础，决定如何讲授该课程。

在即将完成书稿的核对修改工作之际，我学习了2018年5月28日，在中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会上习近平主席的讲话。习主席指出：“实现建成社会主义现代化强国的伟大目标，实现中华民族伟大复兴的中国梦，我们必须具有强大的科技实力和创新能力。”我学习了国家标准委签发的《2018年国家标准立项指南》，该指南确定了服务经济社会发展、实施重大战略规划、扎实推进改革任务、推动创新成果转化、瞄准国际提高水平5个立项重点。

在国民经济发展中，聚合物材料处于重要的地位，我国已成为世界塑料制品的生产、消费和出口大国。但是，我国塑料制品存在低端产品过剩、高端产品依赖进口等问题，亟须加快塑料加工业的转型升级，提高自主创新能力，努力缩小与发达国家的差距。正如习主席强调指出：“中国要强盛、要复兴，就一定要大力发展科学技术，努力成为世界主要科学中心和创新高地。”“基础研究是整个科学体系的源头。”我国要从塑料大国发展成为塑料强国，必须创新发展、攻克聚合物领域的种种技术难关。从事聚合物材料科研和工程技术开发的科研人员，掌握有关现代聚合物材料流变学的理论，才能适应聚合物新材料、新技术、新装备、新工艺研究发展的需要。

习近平主席的讲话：“一代人有一代人的奋斗，一个时代有一个时代的担当”，使我受到极大鼓舞和鞭策。编著者期望，这本教材为祖国的高等教育和行业的发展添砖加瓦。我们每一个有理想有抱负的科技工作者和未来的科技工作者，投身国家科学技术和经济建设中，为实现中国强国梦添砖加瓦，奉献人生。

在出版之际，我由衷感谢何吉宇教授认真工作和林媛编辑出色、专业地审核编辑工作，以减少书的疏漏和错误。感谢中国轻工业出版社编审认真审核提出的终审修改意见。

由衷地感谢从Virginia Polytechnic Institute and State University大学退休，从事流变学研究近40年的美籍华人陈栋荣博士的帮助和解惑。我很遗憾，他由于身体原因拒绝了审核本书的邀请。他寄给我外文原著。每当我遇到疑问时，我请教他。他带病与我一起推导公式，确认比较外文和中文书中的公式。让我十分感动。

致谢所有对本书做出贡献的人。课题组彭炯和王建两位博士、副教授分别认真核对了第9章和第10章，代攀和赵增华两位博士核对了第10章，认真提出了修改建议。王建的硕士在美国Texas Tech University读博士的陈东杰落实早期外文参考文献的具体信息，杜自然硕士落实单聚合物复合材料应用实例的出处。

我衷心感谢北京理工大学胡海岩院士修改了本书的前言。

我衷心感谢国家和人民对我的培养和给我的荣誉。感谢我的父亲核潜艇元勋陈右铭在天之灵激励我为国家和人民多做奉献。谢谢90岁高龄的抗日老战士我的母亲胡志江和女儿傅悦博士对我多年来工作的全力支持。

编著者深感水平有限，不免有疏漏或不妥之处，真诚地恳请广大读者批评指正。

北京理工大学 陈晋南

2018年6月底