Polymere sind Materialien aus langen, sich wiederholenden Molekülketten. Die Materialien haben einzigartige Eigenschaften, abhängig von der Art der zu verbindenden Moleküle und wie sie gebunden werden. Einige Polymere biegen und dehnen sich wie Gummi und Polyester. Andere sind hart und zäh, wie Epoxide und Glas.
Polymere berühren fast jeden Aspekt des modernen Lebens. Wahrscheinlich waren die meisten Menschen in den letzten fünf Minuten mit mindestens einem polymerhaltigen Produkt in Kontakt-von Wasserflaschen über Gadgets bis hin zu Reifen.,
Der Begriff Polymer wird häufig verwendet, um Kunststoffe zu beschreiben, die synthetische Polymere sind. Es gibt jedoch auch natürliche Polymere; Gummi und Holz sind beispielsweise natürliche Polymere, die laut Encyclopedia Britannica aus einem einfachen Kohlenwasserstoff, Isopren, bestehen. Proteine sind natürliche Polymere, die aus Aminosäuren bestehen, und Nukleinsäuren (DNA und RNA) sind Polymere von Nukleotiden — komplexe Moleküle, die beispielsweise aus stickstoffhaltigen Basen, Zuckern und Phosphorsäure bestehen.,
Chemische Reaktionen
Hermann Staudinger, Professor für Organische Chemie an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich, ist der Vater der modernen Polymerentwicklung. Seine Forschung in den 1920er Jahren führte den Weg zu modernen Manipulationen von natürlichen und synthetischen Polymeren. Er prägte zwei Begriffe, die laut American Chemical Society (ACS) der Schlüssel zum Verständnis von Polymeren sind: Polymerisation und Makromoleküle. Für seine Entdeckungen auf dem Gebiet der makromolekularen Chemie erhielt er 1953 einen Nobelpreis für Chemie.,“
Die Polymerisation ist die Methode zur Herstellung synthetischer Polymere, indem kleinere Moleküle, sogenannte Monomere, zu einer Kette kombiniert werden, die durch kovalente Bindungen zusammengehalten wird, so ThoughtCo., eine Online-Bildungsressource. Verschiedene chemische Reaktionen — zum Beispiel durch Hitze und Druck-verändern laut Scientific American die chemischen Bindungen, die Monomere zusammenhalten. Der Prozess bewirkt, dass sich die Moleküle in einer linearen, verzweigten oder Netzwerkstruktur verbinden, was zu Polymeren führt.
Diese Ketten von Monomeren werden auch als Makromoleküle., Die meisten Polymerketten haben eine Reihe von Kohlenstoffatomen als Rückgrat. Ein einzelnes Makromolekül kann laut Polymer Science Learning Center aus Hunderttausenden von Monomeren bestehen.
Verwendung von Polymeren
Polymere werden in fast allen Bereichen des modernen Lebens eingesetzt. Einkaufstüten, Soda-und Wasserflaschen, Textilfasern, Telefone, Computer, Lebensmittelverpackungen, Autoteile und Spielzeug enthalten Polymere.
Noch mehr-ausgereifte Technologie verwendet Polymere., Zum Beispiel“ verwenden die Membranen für die Wasserentsalzung, Träger, die bei der kontrollierten Wirkstofffreisetzung verwendet werden, und Biopolymere für das Tissue Engineering Polymere“, so das ACS.
Zu den beliebten Polymeren für die Herstellung gehören Polyethylen und Polypropylen. Ihre Moleküle können aus 10.000 bis 200.000 Monomeren bestehen.
Zukunft der Polymere
Forscher experimentieren mit vielen verschiedenen Arten von Polymeren, mit dem Ziel, weitere Medizin Entwicklung und Verbesserung der Produkte, die wir bereits verwenden.
So werden beispielsweise Kohlenstoffpolymere für die Automobilindustrie entwickelt und weiterentwickelt.,
„kohlefaserverstärkte Polymer — Verbundwerkstoffe (CFK)-auch Kohlefaserlaminate genannt — sind die Materialien der nächsten Generation, um Autos leichter, kraftstoffeffizienter und sicherer zu machen“, heißt es in einer Live Science-Kolumne von Nikhil Gupta, Associate Professor, und Steven Zeltmann, einem studentischen Forscher, beide im Composite Materials and Mechanics Laboratory der Mechanical and Aerospace Engineering Department an der New York University Tandon School of Engineering., „Kohlenstofflaminat ist extrem stark und steif wegen seiner gewebten Schichten aus fast reinen Kohlefasern, die durch einen gehärteten Kunststoff wie Epoxidharz miteinander verbunden sind.“
Polymere werden auch verwendet, um Hologramme zu verbessern. Wissenschaftler der University of Pennsylvania erstellten laut einer Anfang 2017 in der Zeitschrift Nano Letters online veröffentlichten Studie ein Hologramm auf flexiblem Polymermaterial namens PDMA, das in Goldnanoroden eingebettet war. Dieses neue Hologrammgerät kann mehrere Bilder statt nur eines aufnehmen.,
„Die Frage, die wir gestellt haben, lautet:‘ Können wir mehrere Informationsbits in einem Hologramm codieren?“Ritesh Agarwal, Forschungsleiter und Professor für Materialwissenschaften und Ingenieurwissenschaften an der University of Pennsylvania, sagte Live Science. „Es ist eine wichtige Arbeit, denn es ist das erste Mal, dass jemand gezeigt hat, dass Sie mehrere holographische Bilder aufnehmen können, und indem Sie einfach das Polymer dehnen, können Sie das Bild grundsätzlich ändern.“
Künstliche Haut aus einem Silikonpolymer kann die Zukunft der Anti-Aging-Bemühungen sein., In Form von zwei Cremes kann das Polymer laut einer im Mai 2016 in der Fachzeitschrift Nature Materials veröffentlichten Studie in der Lage sein, die Haut einer Person zu straffen, Falten zu reduzieren und Tränensäcke unter den Augen zu verringern. Solche künstliche Haut kann auch verwendet werden, um Menschen mit Hauterkrankungen wie Ekzemen zu helfen oder als Sonnenblock verwendet zu werden.
„Wir freuen uns darüber; Es ist ein brandneues Material“, sagte der Co-Autor der Studie, Robert Langer, Professor am Massachusetts Institute of Technology, gegenüber Live Science.