高分子科學
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聚合物科學(英語:Polymer science),或稱高分子科學,是研究聚合物的材料科學的分支,研究对象主要为塑膠及彈性體(橡胶)等聚合物,有时也包括生物高分子,例如蛋白质、脱氧核糖核酸(DNA)等。高分子科學是一门交叉学科,研究者可以來自物理、化學、生物学及工程學等各種不同的領域。
歷史
[编辑]19世纪
[编辑]1830年代,法国化学家布拉科諾、德国化学家尚班等人首次對高分子進行了现代科学意义的研究。他们以天然高分子纖維素為原料,製造出了賽璐珞、醋酸纖維素等半合成材料。 “聚合物”(Polymer)一詞由瑞典化学家貝採利烏斯在1833年所提出。
1840年代,德国化学家吕德斯多夫和美国商人海沃德分別獨立發現了天然橡膠的硫化反应,即在聚異戊二烯中加入硫后,前者的黏度会大幅增加。随后,美国商人古德伊尔在1844年獲得了通過加熱橡膠以及向其中添加硫从而使其硫化的專利,英国工程师漢考克也在一年前於英國获得了该项專利。天然橡膠經過硫化處理後可以在保留彈性的同時提高耐熱性,使得一些实用产品例如防水物件的生产制造成為可能,从而促進了橡膠产业的发展。硫化橡膠也是第一個成功商品化的高分子研究產物。
1884年,法国工程师夏敦内開辦了第一家以再生纖維素和嫘縈為原材料的人造纖維工廠。這種纖維被用作絲綢的替代品,但是它非常易燃。[1]
20世纪上半叶
[编辑]1907 年,比利时化学家贝克兰發明了第一个化学合成的高分子——熱固性酚醛樹脂,俗称電木。[2] 儘管当时聚合物合成领域進步得相當迅速,但直到1922年德国化学家施陶丁格的研究後,人们才了解到这些材料作为高分子聚合物的本质。[3] 在他之前,聚合物一直被視為小分子关联或聚集而形成的产物,源自於1861年苏格兰化学家格雷姆的假設,即认为這些纖維和其他的聚合物本质上都是膠體,由大量小分子與分子之間未知的分子內的力量聚合而成。施陶丁格是第一次提出了聚合物是由原子藉由共價鍵形成長鏈高分子的假設。在施陶丁格數十年的努力后,他的高分子理论才在科學界廣泛的被接受,並且讓他在1953年獲得了諾貝爾化學獎。
二战及战后
[编辑]第二次世界大戰造就了商業化的聚合物工業的時代。太平洋战争期间,由于絲綢或是橡膠等天然材料的供应在美国受到限制,刺激了聚合物合成的产业的发展,诸如尼龍[4] 和合成橡胶[5] 等合成高分子材料的產量得到大幅提升。同时,其他高分子材料如克維拉、特氟龙等的发展继续推动着不断增长的聚合物工业。
工業需求的擴大,進而促使了高分子學術项目以及研究機構的建立。1946年,奥地利裔美国化学家赫爾曼在布魯克林理工學院(今纽约大学坦登工程学院)建立了“高分子研究所”(Polymer Research Institute),是為美國第一個专注于聚合物的研究机构,日后赫爾曼也被認為是聚合物科學的課程與教學之父。[6] 1950年,美國化學學會成立了聚合化学分會,並且逐渐成為了擁有近八千名会员的第二大部門。
与高分子科学相关的诺贝尔奖
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学科分支
[编辑]高分子科学包含以下分支:
參考文獻
[编辑]- ^ plastiquarian. [2013-01-25]. (原始内容存档于2009-04-02).
- ^ Bakelite: The World's First Synthetic Plastic. National Historic Chemical Landmarks. American Chemical Society. [June 25, 2012]. (原始内容存档于2012-07-22).
- ^ 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).
- ^ Foundation of Polymer Science: Wallace Carothers and the Development of Nylon. National Historic Chemical Landmarks. American Chemical Society. [June 25, 2012]. (原始内容存档于2013-02-23).
- ^ U.S. Synthetic Rubber Program. National Historic Chemical Landmarks. American Chemical Society. [June 25, 2012]. (原始内容存档于2013-02-23).
- ^ Herman Mark and the Polymer Research Institute. National Historic Chemical Landmarks. American Chemical Society. [June 25, 2012]. (原始内容存档于2013-01-12).
- ^ The Nobel Prize in Chemistry 1953. Nobelprize.org. [2008-10-06]. (原始内容存档于2013-06-22).
- ^ The Nobel Prize in Chemistry 1963. Nobelprize.org. [2008-10-06]. (原始内容存档于2013-07-21).
- ^ The Nobel Prize in Chemistry 1974. Nobelprize.org. [2008-10-06]. (原始内容存档于2013-06-22).
- ^ The Nobel Prize in Physics 1991. Nobel Foundation. [2008-10-09]. (原始内容存档于2008-11-02).
- ^ The Nobel Prize in Chemistry 2000. Nobelprize.org. [2008-10-06]. (原始内容存档于2013-06-22).
- ^ 12.0 12.1 The Nobel Prize in Chemistry 2002. Nobelprize.org. [2008-10-06]. (原始内容存档于2013-06-22).
- ^ The Nobel Prize in Chemistry 2005. Nobelprize.org. [2008-10-06]. (原始内容存档于2013-07-21).