Полимерная наука

Наука о полимерах или макромолекулярная наука — это раздел материаловедения, занимающийся полимерами , в первую очередь синтетическими полимерами, такими как пластмассы и эластомеры . В области науки о полимерах участвуют исследователи в различных дисциплинах, включая химию , физику и инженерию .

Субдисциплины

Эта наука включает в себя три основных субдисциплины:

Химия полимеров или химия макромолекул занимается химическим синтезом и химическими свойствами полимеров.
Физика полимеров занимается физическими свойствами полимерных материалов и техническими применениями. В частности, он стремится представить механические, термические, электронные и оптические свойства полимеров с учетом основных физических явлений, определяющих микроструктуру полимера. Несмотря на то, что он возник как приложение статистической физики к цепным структурам, ^{[ 1 ]} Физика полимеров теперь превратилась в самостоятельную дисциплину.
Характеристика полимеров связана с анализом химической структуры, морфологии и определением физических свойств в зависимости от композиционных и структурных параметров.

История полимерной науки

Первым современным примером науки о полимерах является Анри Браконно работа 1830-х годов. Анри вместе с Кристианом Шенбейном и другими разработали производные природного полимера целлюлозы , производя новые полусинтетические материалы, такие как целлулоид и ацетат целлюлозы . Термин «полимер» был придуман в 1833 году Йёнсом Якобом Берцелиусом , хотя Берцелиус мало что сделал из того, что можно было бы считать наукой о полимерах в современном смысле. В 1840-х годах Фридрих Людерсдорф и Натаниэль Хейворд независимо друг от друга обнаружили , что добавление серы в сырой натуральный каучук ( полиизопрен ) помогает предотвратить клейкость материала. В 1844 году Чарльз Гудиер получил патент США на вулканизацию натурального каучука серой и нагреванием. Томас Хэнкок Годом ранее получил патент на тот же процесс в Великобритании. Этот процесс укрепил натуральный каучук и предотвратил его плавление при нагревании без потери гибкости. Это сделало возможными такие практичные продукты, как водонепроницаемые изделия. Это также облегчило практическое производство таких прорезиненных материалов. Вулканизированная резина представляет собой первый коммерчески успешный продукт исследования полимеров. В 1884 году Илер де Шардонне запустил первый завод по производству искусственного волокна на основе регенерированной целлюлозы или вискозного волокна в качестве заменителя шелка , но оно было очень огнеопасным. ^{[ 2 ]} В 1907 году Лео Бакеланд изобрел первый синтетический пластик — фенолформальдегидную смолу термореактивную бакелит под названием . ^{[ 3 ]}

Несмотря на значительные успехи в синтезе полимеров, молекулярная природа полимеров не была понята до работы Германа Штаудингера в 1922 году. ^{[ 4 ]} До работы Штаудингера полимеры понимались с точки зрения теории ассоциации или теории агрегатов, которая возникла у Томаса Грэма в 1861 году. Грэм предположил, что целлюлоза и другие полимеры представляют собой коллоиды , агрегаты молекул, имеющих небольшую молекулярную массу, соединенных неизвестной межмолекулярной силой. Герман Штаудингер был первым, кто предположил, что полимеры состоят из длинных цепочек атомов, удерживаемых вместе ковалентными связями . Работа Штаудингера заняла более десяти лет, чтобы получить широкое признание в научном сообществе, и за эту работу он был удостоен Нобелевской премии в 1953 году.

Эпоха Второй мировой войны ознаменовала появление мощной коммерческой полимерной промышленности. Ограниченное или ограниченное предложение натуральных материалов, таких как шелк и каучук, привело к необходимости увеличения производства синтетических заменителей, таких как нейлон. ^{[ 5 ]} и синтетический каучук . ^{[ 6 ]} В прошедшие годы разработка современных полимеров, таких как кевлар и тефлон, продолжала способствовать развитию сильной и растущей полимерной промышленности.

Рост промышленного применения отразился на создании сильных академических программ и исследовательских институтов. В 1946 году Герман Марк основал Институт исследований полимеров в Бруклинском политехническом институте , первый исследовательский центр в США, занимающийся исследованиями полимеров. Марк также признан пионером в разработке учебных программ и педагогики в области науки о полимерах. ^{[ 7 ]} В 1950 году было сформировано подразделение POLY Американского химического общества , которое с тех пор выросло до второго по величине подразделения в этой ассоциации, насчитывающего почти 8000 членов. Фред Биллмейер-младший, профессор аналитической химии, однажды сказал, что «хотя дефицит образования в области науки о полимерах постепенно уменьшается, он все еще очевиден во многих областях. из-за неосведомленности, а, скорее, из-за отсутствия интереса». ^{[ 8 ]}

Нобелевские премии в области полимерной науки

2005 (Химия) Роберт Граббс , Ричард Шрок , Ив Шовен за метатезис олефинов. ^{[ 9 ]}

2002 (Химия) Джон Беннетт Фенн , Коичи Танака и Курт Вютрих за разработку методов идентификации и структурного анализа биологических макромолекул . ^{[ 10 ]}

2000 (Химия) Алан Г. МакДиармид , Алан Дж. Хигер и Хидеки Сиракава за работу над проводящими полимерами , способствовавшую появлению молекулярной электроники . ^{[ 11 ]}

1991 (физика) Пьер-Жиль де Женн за разработку обобщенной теории фазовых переходов с конкретными приложениями для описания упорядочения и фазовых переходов в полимерах. ^{[ 12 ]}

1974 (Химия) Пол Дж. Флори за вклад в теоретическую химию полимеров. ^{[ 13 ]}

1963 (Химия) Джулио Натта и Карл Циглер за вклад в синтез полимеров. ( Катализ Циглера-Натта ). ^{[ 14 ]}

1953 (Химия) Герман Штаудингер за вклад в понимание химии макромолекул. ^{[ 15 ]}

Ссылки

^ Маклиш (2009) с. 6811.
^ «Виды полимеров» . Историческое общество пластмасс . Архивировано из оригинала 2 апреля 2009 г.
^ «Бакелит: первый в мире синтетический пластик» . Национальные исторические химические достопримечательности . Американское химическое общество. Архивировано из оригинала 22 июля 2012 года . Проверено 25 июня 2012 г.
^ «Герман Штаудингер: Фонд науки о полимерах» . Национальные исторические химические достопримечательности . Американское химическое общество. Архивировано из оригинала 12 января 2013 года . Проверено 25 июня 2012 г.
^ «Основы науки о полимерах: Уоллес Карозерс и развитие нейлона» . Национальные исторические химические достопримечательности . Американское химическое общество. Архивировано из оригинала 23 февраля 2013 года . Проверено 25 июня 2012 г.
^ «Программа синтетического каучука США» . Национальные исторические химические достопримечательности . Американское химическое общество. Архивировано из оригинала 23 февраля 2013 года . Проверено 25 июня 2012 г.
^ «Герман Марк и Научно-исследовательский институт полимеров» . Национальные исторические химические достопримечательности . Американское химическое общество. Архивировано из оригинала 12 января 2013 года . Проверено 25 июня 2012 г.
^ Фред В. Биллмейер-младший (1984), третье издание, Учебник по науке о полимерах, межнаучная публикация Wiley. предисловие ко второму изданию
^ «Нобелевская премия по химии 2005 г.» . NobelPrize.org . Проверено 11 января 2024 г.
^ «Нобелевская премия по химии 2002» . NobelPrize.org . Проверено 11 января 2024 г.
^ «Нобелевская премия по химии 2000 года» . NobelPrize.org . Проверено 11 января 2024 г.
^ «Нобелевская премия по физике 1991 года» . NobelPrize.org . Проверено 11 января 2024 г.
^ «Нобелевская премия по химии 1974 года» . NobelPrize.org . Проверено 11 января 2024 г.
^ «Нобелевская премия по химии 1963 года» . NobelPrize.org . Проверено 11 января 2024 г.
^ «Нобелевская премия по химии 1953 года» . NobelPrize.org . Проверено 11 января 2024 г.

Маклиш TCB (2009) Физика полимеров. В: Мейерс Р. (ред.) Энциклопедия сложности и системных наук. Спрингер, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. дои : 10.1007/978-0-387-30440-3_409

Асуа, Хосе М. (август 2007 г.). Техника полимерных реакций (Твёрдый переплет — 392 страницы) . Уайли, Джон и сыновья. ISBN 978-1-4051-4442-1 .

Внешние ссылки

Список научных журналов по науке о полимерах

[1] Маклиш (2009) с. 6811.

[2] «Виды полимеров» . Историческое общество пластмасс . Архивировано из оригинала 2 апреля 2009 г.

[ACS_Landmarks_Bakelite-3] «Бакелит: первый в мире синтетический пластик» . Национальные исторические химические достопримечательности . Американское химическое общество. Архивировано из оригинала 22 июля 2012 года . Проверено 25 июня 2012 г.

[ACS_Landmarks_Staudinger-4] «Герман Штаудингер: Фонд науки о полимерах» . Национальные исторические химические достопримечательности . Американское химическое общество. Архивировано из оригинала 12 января 2013 года . Проверено 25 июня 2012 г.

[ACS_Landmarks_Nylon-5] «Основы науки о полимерах: Уоллес Карозерс и развитие нейлона» . Национальные исторические химические достопримечательности . Американское химическое общество. Архивировано из оригинала 23 февраля 2013 года . Проверено 25 июня 2012 г.

[ACS_Landmarks_Synthetic_Rubber-6] «Программа синтетического каучука США» . Национальные исторические химические достопримечательности . Американское химическое общество. Архивировано из оригинала 23 февраля 2013 года . Проверено 25 июня 2012 г.

[ACS_Landmarks_PRI-7] «Герман Марк и Научно-исследовательский институт полимеров» . Национальные исторические химические достопримечательности . Американское химическое общество. Архивировано из оригинала 12 января 2013 года . Проверено 25 июня 2012 г.

[8] Фред В. Биллмейер-младший (1984), третье издание, Учебник по науке о полимерах, межнаучная публикация Wiley. предисловие ко второму изданию

[9] «Нобелевская премия по химии 2005 г.» . NobelPrize.org . Проверено 11 января 2024 г.

[10] «Нобелевская премия по химии 2002» . NobelPrize.org . Проверено 11 января 2024 г.

[11] «Нобелевская премия по химии 2000 года» . NobelPrize.org . Проверено 11 января 2024 г.

[12] «Нобелевская премия по физике 1991 года» . NobelPrize.org . Проверено 11 января 2024 г.

[13] «Нобелевская премия по химии 1974 года» . NobelPrize.org . Проверено 11 января 2024 г.

[14] «Нобелевская премия по химии 1963 года» . NobelPrize.org . Проверено 11 января 2024 г.

[15] «Нобелевская премия по химии 1953 года» . NobelPrize.org . Проверено 11 января 2024 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

v т и Отрасли материаловедения
Main classes	Metallurgy Ceramic engineering Polymer science and Polymer engineering
Material independent	Characterization Computational Fundamental aspects Informatics
Domains	Crystallography Surface science Tribology Microelectronics
Interdisciplinary	Chemistry Solid-state chemistry Polymer chemistry Mineralogy Mining engineering Nuclear engineering Physics Condensed-matter physics Polymer physics Soft-matter physics Solid-state physics
Category Common

v т и Отрасли химии
Glossary of chemical formulae List of biomolecules List of inorganic compounds Periodic table
Analytical	Instrumental chemistry Electroanalytical methods Spectroscopy IR Raman UV-Vis NMR Mass spectrometry EI ICP MALDI Separation process Chromatography GC HPLC Crystallography Characterization Titration Wet chemistry Calorimetry Elemental analysis
Theoretical	Quantum chemistry Computational chemistry Mathematical chemistry Molecular modelling Molecular mechanics Molecular dynamics Molecular geometry VSEPR theory
Physical	Electrochemistry Spectroelectrochemistry Photoelectrochemistry Thermochemistry Chemical thermodynamics Surface science Interface and colloid science Micromeritics Cryochemistry Sonochemistry Structural chemistry Chemical physics Molecular physics Femtochemistry Chemical kinetics Spectroscopy Photochemistry Spin chemistry Microwave chemistry Equilibrium chemistry Mechanochemistry
Inorganic	Coordination chemistry Magnetochemistry Organometallic chemistry Organolanthanide chemistry Cluster chemistry Solid-state chemistry Ceramic chemistry
Organic	Stereochemistry Alkane stereochemistry Physical organic chemistry Organic reactions Organic synthesis Retrosynthetic analysis Enantioselective synthesis Total synthesis / Semisynthesis Fullerene chemistry Polymer chemistry Petrochemistry Dynamic covalent chemistry
Biological	Biochemistry Molecular biology Cell biology Chemical biology Bioorthogonal chemistry Medicinal chemistry Pharmacology Clinical chemistry Neurochemistry Bioorganic chemistry Bioorganometallic chemistry Bioinorganic chemistry Biophysical chemistry
Interdisciplinarity	Nuclear chemistry Radiochemistry Radiation chemistry Actinide chemistry Cosmochemistry / Astrochemistry / Stellar chemistry Geochemistry Biogeochemistry Photogeochemistry Environmental chemistry Atmospheric chemistry Ocean chemistry Clay chemistry Carbochemistry Food chemistry Carbohydrate chemistry Food physical chemistry Agricultural chemistry Soil chemistry Chemistry education Amateur chemistry General chemistry Clandestine chemistry Forensic chemistry Forensic toxicology Post-mortem chemistry Nanochemistry Supramolecular chemistry Chemical synthesis Green chemistry Click chemistry Combinatorial chemistry Biosynthesis Chemical engineering Stoichiometry Materials science Metallurgy Ceramic engineering Polymer science
See also	History of chemistry Nobel Prize in Chemistry Timeline of chemistry of element discoveries "The central science" Chemical reaction Catalysis Chemical element Chemical compound Atom Molecule Ion Chemical substance Chemical bond Alchemy Quantum mechanics
Category Commons Portal WikiProject