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聚合物科學(英语:polymer science),或稱高分子科學macromolecular science),是專門研究聚合物材料科學分支。主要應用於塑膠彈性體(橡胶)等聚合物的合成上。高分子科學的研究者來自化學物理工程學等各種不同的領域。

學科的分支编辑

这个学科包含了三个分支:

  • 聚合物化學,或稱高分子化學,是與聚合物的化學合成以及特性有關。
  • 聚合物物理,為高分子材料和工程應用的體性質有關。
  • 聚合物的表征(polymer characterization),包含分析下述如化學結構, 型態等, 在組成和結構參數的不同, 如何去影響到他的物理性質。

聚合物科學的歷史编辑

聚合物科學的第一個現代的例子是亨利·布拉科諾英语Henri Braconnot在1830年的研究。 布拉科諾隨著克里斯提安·弗里德里希·尚班 以及其他人, 創造出一種天然聚合物的衍生物纖維素,製造出一種新的半成品的材料,如賽璐珞醋酸纖維素。"聚合物"這個術語 是在1833年由永斯·贝采利乌斯創造出來的,雖說只是如此小事,不過在現代科學上則具有重大的意義。

在1840年間,Friedrich LudersdorfNathaniel Hayward英语Nathaniel Hayward 自己發現把硫加入天然 橡膠聚異戊二烯) 用來避免該材料變的具有黏性。在1844年 查尔斯·古德伊尔 得到了美國 硫化的專利,即用天然橡膠和 加熱的過程。湯瑪士·漢考克英语Thomas Hancock(inventor) 在該年之前就於英國得到了該過程的專利。這個過程能夠將天然橡膠強化,並且讓他不會因為加熱而失去他的彈性。這些特性能夠製造出一些具防水功能的物品。這同樣促進了橡膠材料的生產。這些硫化的橡膠代表著聚合物研究裡第一個成功商品化的產物。

在1844年同時 Hilaire de Chardonnet英语Hilaire de Chardonnet 開始他第一個人造 纖維 以植物為基礎將纖維素,或 黏膠 嫘縈再生,用來當作 丝绸的替代品,但是這些人造纖維相當易燃。[1]在1907年 利奥·贝克兰 發明了第一種化學合成的聚合物,一種 熱固性酚醛樹脂,被称作電木(Bakelite英语Bakelite)。[2]

儘管說聚合物的合成進步的相當迅速,直到赫尔曼·施陶丁格在1922年的研究過後才被了解。[3]在Staudinger 的研究成果出來之前,聚合物被視為一種 關聯理論英语association theory 或是一種聚合的理論,源自於1861年 托馬斯·格雷姆。Graham 假設這些纖維和其他的聚合物都是膠體,由一些分子與小分子之間未知的分子內的力量聚合而成。赫尔曼·施陶丁格 是第一個去假設這些東西是由一些原子藉由共價鍵形成一些長鏈狀的聚合物。 這花了Staudinger數十年的努力,讓他在科學界廣泛的被接受,並且讓他在1953年獲得了諾貝爾獎

第二次世界大戰是商業化的聚合物工業的時代。它的限制讓一些像是絲綢或是橡膠等天然材料的需求量大增,進促進尼龍[4]合成橡胶[5]的產量大增。隨後的幾年,一些優良的聚合物如克維拉(一种芳纶)和聚四氟乙烯(Teflon)在聚合物產業裡持續的被發明以及生產。

由於工業的應用需求擴大,進而促使一些學術機構以及研究機構的成立。1946年,赫爾曼·弗朗西斯·馬克 在布魯克林理工學院(今纽约大学坦登工程学院)成立了聚合物研究,此為美國第一個專門研究聚合物的研究中心,Mark 也被認為是在聚合物科學中的課程與教學之父[6]。在1950年,美國化學學會 的聚合化学分會已經成立,並且成為擁有近八千名成員的第二大部門。Fred W.Billmeyer Jr. 教授在他的分析化學這本聚合物科學的教科書上曾說過:「雖然說在聚合物科學教育上的缺乏正逐漸降低,這個現象在各個領域是很明顯的。但不幸的是,它似乎逐漸的消失,原因不是大眾對它缺發認識,而是因為大家對它沒有興趣。」[7]

聚合物科學相關的諾貝爾得獎者编辑

參考文獻编辑

  1. ^ plastiquarian 互联网档案馆存檔,存档日期2009-04-02.
  2. ^ Bakelite: The World's First Synthetic Plastic. National Historic Chemical Landmarks. American Chemical Society. [June 25, 2012]. [永久失效連結]
  3. ^ Hermann Staudinger: Foundation of Polymer Science. National Historic Chemical Landmarks. American Chemical Society. [June 25, 2012]. (原始内容存档于2013年1月12日). 
  4. ^ Foundation of Polymer Science: Wallace Carothers and the Development of Nylon. National Historic Chemical Landmarks. American Chemical Society. [June 25, 2012]. [永久失效連結]
  5. ^ U.S. Synthetic Rubber Program. National Historic Chemical Landmarks. American Chemical Society. [June 25, 2012]. [永久失效連結]
  6. ^ Herman Mark and the Polymer Research Institute. National Historic Chemical Landmarks. American Chemical Society. [June 25, 2012]. [永久失效連結]
  7. ^ Fred W.Billmeyer, JR,(1984), Third Edition, Textbook of Polymer Science, A Wiley-Interscience Publication. preface to the second edition

外部連結编辑