La ciencia de los polímeros o ciencia macromolecular es un subcampo de la ciencia de los materiales que se ocupa de los polímeros , principalmente los polímeros sintéticos, como los plásticos y los elastómeros . El campo de la ciencia de los polímeros incluye investigadores en múltiples disciplinas, incluidas la química , la física y la ingeniería .
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, desarrollaron derivados del polímero natural de 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 pudiera considerarse 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 en bruto ( poliisopreno) ayudó 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 reforzó el caucho natural y evitó que se derritiera con el calor sin perder flexibilidad. Esto hizo posibles productos prácticos como los artículos impermeabilizados. También facilitó la fabricación práctica de dichos materiales de caucho. El caucho vulcanizado representa el primer producto comercialmente exitoso de la investigación de polímeros. En 1884 Hilaire de Chardonnet puso en marcha la primera planta de fibra artificial a base de regeneradocelulosa , o rayón 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 polímeros 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 la asociación o teoría de los 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 ganar una amplia aceptación en la comunidad científica, trabajo por el cual recibió el Premio Nobel en 1953.
La era de 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 requería una 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 ha seguido impulsando una industria de polímeros sólida y en crecimiento.
El crecimiento de las aplicaciones industriales se reflejó 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, la división POLY de la American Chemical Societyse formó, y desde entonces ha crecido hasta convertirse en la segunda división más grande de esta asociación con casi 8,000 miembros. Fred W. Billmeyer, Jr., profesor de química analítica, dijo 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]