聚合物科學

聚合物科學（英语：polymer science），或稱高分子科學（macromolecular science）、高分子材料学、聚合物材料学，是專門研究聚合物的材料科學分支。主要應用於塑膠及彈性體（橡胶）等聚合物的合成上。高分子科學是一门交叉学科，研究者來自化學、物理及工程學等各種不同的領域。

學科的分支

这門学科包含三个分支:

• 聚合物化學，又稱高分子化學，涉及聚合物的合成以及其特性。
• 聚合物物理，涉及高分子材料的物理性質以及其工程應用。
• 聚合物表征（polymer characterization），涉及對聚合物化學結構与形態的分析，判斷不同組成和結構對其物理性質的影響。

聚合物科學的歷史

亨利·布拉科諾（英语：Henri Braconnot）在 1830 年間進行了現代首例對聚合物的研究。 布拉科諾、克里斯提安·弗里德里希·尚班等人以天然聚合物——纖維素——為基礎，製造出賽璐珞、醋酸纖維素等的半合成材料。 “聚合物”（Polymer）這個詞由永斯·貝採利烏斯在1833年所提出。

在 1840 年間，Friedrich Ludersdorf 和 纳撒尼尔·海沃德（英语：Nathaniel Hayward） 分別獨立發現將硫加入天然橡膠（聚異戊二烯）中可以阻止該材料變的具有黏性。查尔斯·古德伊尔在1844年於美國獲得了通過加熱橡膠以及向其中添加硫使其硫化的專利，而湯瑪士·漢考克（英语：Thomas Hancock（inventor)）早在一年前就於英國得到了橡胶硫化的專利。天然橡膠經過這樣的處理以後可以做到在保留彈性的同時提高耐熱性；使一些防水物件的製作成為可能，並且促進了橡膠材料的生產。硫化橡膠是第一個成功商品化的聚合物研究產物。

希莱尔·德·夏敦内（英语：Hilaire de Chardonnet） 於1884 年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]1907 年，利奥·贝克兰 發明了第一種化學合成的聚合物，熱固性酚醛樹脂，一種被稱作電木（Bakelite）的合成塑料。^[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]和 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

参见：諾貝爾物理學獎和諾貝爾化學獎

• 2005（化學）：罗伯特·格拉布、理查德·施罗克、伊夫·肖万，烯烴置換。

• 2002（化學）：约翰·贝内特·芬恩、田中耕一、库尔特·维特里希，發展出分辨和分析生物聚合物結構的方法。

• 2000（化學）：艾伦·麦克德尔米德、艾伦·黑格、白川英树在導電聚合物上的研究，對於分子電子學（英语：molecular electronics）的發現有很大的貢獻。

• 1991（物理）：皮埃尔-吉勒·德热纳，發展出描述聚合物中有著特殊應用的相變以及相變的廣義理論。

• 1974（化學）：保罗·弗洛里，在聚合物科學理論的貢獻。

• 1963（化學）：居里奥·纳塔和卡尔·齐格勒，聚合物合成的貢獻（齐格勒-纳塔催化剂）。

• 1953（化學）：赫尔曼·施陶丁格，大分子化學的了解的貢獻。

參考文獻

1. plastiquarian. [2013-01-25]. （原始内容于2009-04-02）. 
2. 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）. 
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]. （原始内容存档于2013-02-23）. 
5. 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）. 
6. 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）. 
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

• 高分子科學學術期刊（页面存档备份，存于互联网档案馆）