La ciencia de los polímeros o ciencia macromolecular es un subcampo de la ciencia de los materiales que se ocupa de los polímeros , principalmente polímeros sintéticos como plásticos y elastómeros . El campo de la ciencia de los polímeros incluye investigadores de múltiples disciplinas, entre ellas la química , la física y la ingeniería .
Esta ciencia comprende tres subdisciplinas principales:
El primer ejemplo moderno de la ciencia de los polímeros es el trabajo de Henri Braconnot en la década de 1830. Henri, junto con Christian Schönbein y otros, desarrolló derivados del polímero natural celulosa , produciendo nuevos materiales semisintéticos, como el celuloide y el acetato de celulosa . El término "polímero" fue acuñado en 1833 por Jöns Jakob Berzelius , aunque Berzelius hizo poco que se considerara ciencia de los polímeros en el sentido moderno. En la década de 1840, Friedrich Ludersdorf y Nathaniel Hayward descubrieron de forma independiente que agregar azufre al caucho natural crudo ( poliisopreno ) ayudaba a evitar que el material se volviera pegajoso. En 1844, Charles Goodyear recibió una patente estadounidense para vulcanizar caucho natural con azufre y calor. Thomas Hancock había recibido una patente para el mismo proceso en el Reino Unido el año anterior. Este proceso fortalecía el caucho natural y evitaba que se derritiera con el calor sin perder flexibilidad. Esto hizo posible productos prácticos como artículos impermeabilizados. También facilitó la fabricación práctica de dichos materiales recubiertos de caucho. El caucho vulcanizado representa el primer producto comercialmente exitoso de la investigación de polímeros. En 1884, Hilaire de Chardonnet inició la primera planta de fibra artificial basada en celulosa regenerada , o rayón de viscosa , como sustituto de la seda , pero era muy inflamable. [2] En 1907, Leo Baekeland inventó el primer plástico sintético , una resina termoendurecible de fenol - formaldehído llamada baquelita . [3]
A pesar de los avances significativos en la síntesis de polímeros, la naturaleza molecular de los mismos no se entendió hasta el trabajo de Hermann Staudinger en 1922. [4] Antes del trabajo de Staudinger, los polímeros se entendían en términos de la teoría de asociación o teoría de agregados, que se originó con Thomas Graham en 1861. Graham propuso que la celulosa y otros polímeros eran coloides , agregados de moléculas que tenían una masa molecular pequeña conectadas por una fuerza intermolecular desconocida. Hermann Staudinger fue el primero en proponer que los polímeros consistían en largas cadenas de átomos unidos por enlaces covalentes . El trabajo de Staudinger tardó más de una década en obtener una amplia aceptación en la comunidad científica, trabajo por el que fue galardonado con el Premio Nobel en 1953.
La Segunda Guerra Mundial marcó el surgimiento de una fuerte industria comercial de polímeros. El suministro limitado o restringido de materiales naturales como la seda y el caucho hizo necesaria la mayor producción de sustitutos sintéticos, como el nailon [5] y el caucho sintético . [6] En los años intermedios, el desarrollo de polímeros avanzados como el kevlar y el teflón han seguido impulsando una industria de polímeros fuerte y en crecimiento.
El crecimiento de las aplicaciones industriales se vio reflejado en el establecimiento de sólidos programas académicos e institutos de investigación. En 1946, Herman Mark estableció el Instituto de Investigación de Polímeros en el Politécnico de Brooklyn , la primera instalación de investigación en los Estados Unidos dedicada a la investigación de polímeros. Mark también es reconocido como pionero en el establecimiento de planes de estudio y pedagogía para el campo de la ciencia de los polímeros. [7] En 1950, se formó la división POLY de la Sociedad Química Estadounidense , y desde entonces ha crecido hasta convertirse en la segunda división más grande de esta asociación con casi 8000 miembros. Fred W. Billmeyer, Jr., profesor de Química Analítica, había dicho una vez que "aunque la escasez de educación en ciencia de polímeros está disminuyendo lentamente, todavía es evidente en muchas áreas. Lo más desafortunado es que parece existir, no por falta de conciencia sino, más bien, por falta de interés". [8]
2005 (Química) Robert Grubbs , Richard Schrock , Yves Chauvin para la metátesis de olefinas. [9]
2002 (Química) John Bennett Fenn , Koichi Tanaka y Kurt Wüthrich por el desarrollo de métodos para la identificación y análisis de estructura de macromoléculas biológicas . [10]
2000 (Química) Alan G. MacDiarmid , Alan J. Heeger y Hideki Shirakawa por su trabajo sobre polímeros conductores , contribuyendo al advenimiento de la electrónica molecular . [11]
1991 (Física) Pierre-Gilles de Gennes por desarrollar una teoría generalizada de las transiciones de fase con aplicaciones particulares para describir el ordenamiento y las transiciones de fase en polímeros. [12]
1974 (Química) Paul J. Flory por sus contribuciones a la química teórica de polímeros. [13]
1963 (Química) Giulio Natta y Karl Ziegler por sus contribuciones a la síntesis de polímeros ( catálisis de Ziegler-Natta ). [14]
1953 (Química) Hermann Staudinger por sus contribuciones a la comprensión de la química macromolecular. [15]