| Полимерная наука |
|---|
 |
Наука о полимерах или наука о макромолекулах - это область материаловедения, связанная с полимерами , в первую очередь синтетическими полимерами, такими как пластмассы и эластомеры . Область науки о полимерах включает исследователей в различных дисциплинах, включая химию , физику и инженерию .
Субдисциплины [ править ]
Эта наука состоит из трех основных дисциплин:
- Химия полимеров или химия макромолекул изучает химический синтез и химические свойства полимеров.
- Физика полимеров изучает физические свойства полимерных материалов и инженерных приложений. В частности, он стремится представить механические, термические, электронные и оптические свойства полимеров с учетом физических свойств, лежащих в основе микроструктуры полимера. Несмотря на то, что она возникла 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 науки о полимерах [ править ]
Первым современным примером науки о полимерах является работа Анри Браконно 1830-х годов. Анри вместе с Кристианом Шенбейном и другими разработали производные натуральной полимерной целлюлозы , создав новые полусинтетические материалы, такие как целлулоид и ацетат целлюлозы . Термин «полимер» был придуман в 1833 году Йенсом Якобом Берцелиусом , хотя Берцелиус сделал немногое, 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 к необработанному натуральному каучуку ( полиизопрену) помогли предотвратить липкость материала. В 1844 году Чарльз Гудиер получил в США патент на вулканизацию натурального каучука серой и нагреванием. Томас Хэнкок получил патент на тот же процесс в Великобритании годом ранее. Этот процесс укрепил натуральный каучук и предотвратил его плавление при нагревании без потери гибкости. Это сделало возможными такие практичные изделия, как водонепроницаемые изделия. Это также облегчило практическое производство таких прорезиненных материалов. Вулканизированный каучук представляет собой первый коммерчески успешный продукт исследования полимеров. В 1884 году Илер де Шардонне запустил первый завод искусственного волокна на основе регенерированногоцеллюлоза или вискоза район , в качестве замены для шелка , но это было очень горюч. [2] В 1907 Бакеланд изобрел первый синтетический пластик, термореактивной фенольной - формальдегидные смолы называется бакелит . [3]
Несмотря на значительные успехи в синтезе полимеров, молекулярная природа полимеров не была понятна до работы Германа Штаудингера в 1922 году. [4] До работы Штаудингера полимеры понимались в терминах теории ассоциации или теории агрегатов, которая возникла у Томаса Грэхема. в 1861 г. Грэм предположил, что целлюлоза и другие полимеры представляют собой коллоиды , агрегаты молекул, имеющих небольшую молекулярную массу, связанных 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 сильной коммерческой полимерной промышленности. Ограниченные или ограниченные поставки натуральных материалов, таких как шелк и каучук, потребовали увеличения производства синтетических заменителей, таких как нейлон [5] и синтетический каучук . [6] За прошедшие годы разработка современных полимеров, таких как кевлар и тефлон , продолжала подпитывать сильную и растущую полимерную промышленность.
Рост промышленных приложений отражается созданием сильных академических программ и исследовательского института. В 1946 году Герман Марк основал Исследовательский институт полимеров в Бруклинском политехническом институте , первый исследовательский центр в США, посвященный исследованиям полимеров. Марк также признан пионером в разработке учебных программ и педагогики в области науки о полимерах. [7] В 1950 году подразделение POLY Американского химического обществабыла сформирована и с тех пор выросла во второе по величине подразделение в этой ассоциации, насчитывающее почти 8000 членов. Фред Биллмейер-младший, профессор аналитической химии, однажды сказал, что «хотя дефицит образования в области науки о полимерах постепенно уменьшается, но он все еще очевиден во многих областях. Самое досадное, что оно, похоже, существует, а не из-за неосведомленности, а скорее из-за отсутствия интереса ". [8]
[ править ]
2005 (химия) Роберт Граббс , Ричард Шрок , Ив Шовен за метатезис олефинов. [9]
2002 (химия) Джон Беннетт Фенн , Коити Танака и Курт Вютрих за разработку методов идентификации и структурного анализа биологических макромолекул . [10]
2000 (химия) Алан Г. МакДиармид , Алан Дж. Хигер и Хидеки Ширакава за работы по проводящим полимерам , способствовавшие появлению молекулярной электроники . [11]
1991 (физика) Пьеру-Жилю де Жену за разработку обобщенной теории фазовых переходов с конкретными приложениями к описанию упорядочения и фазовых переходов в полимерах. [12]
1974 г. (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) Герману Штаудингеру за вклад в понимание химии макромолекул. [15]
Ссылки [ править ]
- ^ McLeish (2009) стр. 6811.
- ^ "Типы полимеров" . Историческое общество пластмасс . Архивировано из оригинала на 2009-04-02.
- ^ «Бакелит: первый в мире синтетический пластик» . Национальные исторические химические достопримечательности . Американское химическое общество. Архивировано из оригинального 22 июля 2012 года . Проверено 25 июня 2012 года .
- ^ "Герман Штаудингер: Фонд науки о полимерах" . Национальные исторические химические достопримечательности . Американское химическое общество. Архивировано из оригинала на 12 января 2013 года . Проверено 25 июня 2012 года .
- ^ "Фонд науки о полимерах: Уоллес Карозерс и разработка нейлона" . Национальные исторические химические достопримечательности . Американское химическое общество. Архивировано из оригинального 23 февраля 2013 года . Проверено 25 июня 2012 года .
- ^ "Программа США по синтетическому каучуку" . Национальные исторические химические достопримечательности . Американское химическое общество. Архивировано из оригинального 23 февраля 2013 года . Проверено 25 июня 2012 года .
- ^ "Герман Марк и Исследовательский институт полимеров" . Национальные исторические химические достопримечательности . Американское химическое общество. Архивировано из оригинала на 12 января 2013 года . Проверено 25 июня 2012 года .
- ^ Фред У. Биллмейер-младший, (1984), третье издание, Учебник полимеров, публикация Wiley-Interscience. предисловие ко второму изданию
- ^ «Пресс-релиз, 5 октября 2005 г.» . Нобелевская премия по химии 2005 года . NobelPrize.org. Проверено 12 апреля +2016.
- ^ "Пресс-релиз: Нобелевская премия по химии 2002" . Нобелевский фонд. 9 октября 2002 г. Проверено 2 апреля 2011 г.
- ^ "Нобелевская премия по химии 2000: Алан Хигер, Алан Г. МакДиармид, Хидеки Сиракава" .
- ^ "Пресс-релиз: Нобелевская премия по физике 1991 г.". Nobelprize.org. Nobel Media AB 2014. Интернет. 5 мая 2017 г. <https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1991/press.html>
- ^ "Пресс-релиз: Нобелевская премия по химии 1974 года". Nobelprize.org. Nobel Media AB 2014. Интернет. 5 мая 2017 г. <https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1974/press.html>
- ^ "Нобелевская премия по химии 1963". Nobelprize.org. Nobel Media AB 2014. Интернет. 5 мая 2017 г. <https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1963/>
- ^ "Нобелевская премия по химии 1953". Nobelprize.org. Nobel Media AB 2014. Интернет. 5 мая 2017 г. <https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1953/index.html>
- McLeish TCB (2009) Физика полимеров. В: Мейерс Р. (ред.) Энциклопедия сложности и системологии. Спрингер, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. https://0-doi-org.pugwash.lib.warwick.ac.uk/10.1007/978-0-387-30440-3_409
- Асуа, Хосе М. (август 2007 г.). Разработка полимерных реакций (Твердый переплет - 392 страницы) . Wiley, John & Sons. ISBN 978-1-4051-4442-1.
Внешние ссылки [ править ]
- Список научных журналов, относящихся к науке о полимерах
