Les polymères sont des substances composées de macromolécules, de très grandes molécules dont le poids moléculaire varie de quelques milliers à des millions de grammes/mole. La définition du livre D’or de l’IUPAC d’une macromolécule est la suivante: « une molécule de masse moléculaire relative élevée, dont la structure comprend essentiellement la répétition multiple d’unités dérivées, en fait ou conceptuellement, de molécules de faible masse moléculaire relative., »Les polymères naturels comprennent les protéines, l’amidon, la cellulose, L’ADN et constituent la plupart des structures des tissus vivants. Les polymères synthétiques constituent maintenant l’une des classes de matériaux les plus efficaces et les plus utiles et possèdent un large éventail de propriétés physiques.

Aujourd’hui, les polymères synthétiques sont utilisés pour émettre de la lumière, agir comme semi-conducteurs dans des dispositifs imprimables à faible coût, comme matériaux légers pour les gilets pare-balles (où les fibres sont plus résistantes que l’acier), en médecine pour délivrer des médicaments, comme peau artificielle et pour de nombreuses autres applications qui n’étaient pas imaginées il, Les progrès rapides des polymères permettent la révolution des nanotechnologies. Par exemple, en microélectronique, les polymères permettent des circuits de quelques 10S de nanomètres, c’est-à-dire moins de 1/1000e de la taille d’un cheveu humain.

Les polymères naturels sont utilisés par l’homme depuis la préhistoire et ont été modifiés et traités empiriquement pendant de nombreux siècles pour diverses applications, par exemple, les textiles pour l’habillement et le papyrus., La plupart des premières modifications encore utilisées aujourd’hui proviennent des développements du 19ème siècle ou du début du 20ème siècle et concernent la cellulose et le caoutchouc naturel, par exemple, la mercérisation du coton par Mercer (1844), la production de nitrate de cellullose (1845), de rayonne de cuprammonium (1859), d’acétate de cellulose (1869) et de cellophane (1908), la production caoutchouc de Goodyear (1839).,

le premier matériau polymère entièrement synthétique, la résine phénol-formaldéhyde (bakélite), a été développé par Baekeland de 1905 à 1909. Il a été suivi par les résines d’urée-formaldéhyde dans les années 1920 et les résines de polyester (alkyde) dans les années 1930. les polymères vinyliques linéaires ont été découverts tôt, poly(chlorure de vinyle) en 1872 et poly(acrylate de méthyle) en 1880, mais n’ont été produits commercialement que beaucoup plus tard, par exemple, poly(acétate de vinyle) en 1920, poly(acrylate de méthyle) en 1927 et poly(chlorure de vinyle) en 1930., Beaucoup d’autres polymères linéaires conventionnels d’aujourd’hui formés par polymérisation en chaîne ont été développés dans les années 1930 à 1950 avec quelque chose d’un hiatus pendant la Seconde Guerre mondiale. Les recherches de Ziegler et Natta en 1953-1955 développant des catalyseurs de coordination pour la polymérisation de l’éthylène et du propylène ont abouti à l’attribution d’un prix Nobel (1963). (voir une vidéo sur Natta) L’avancée importante a été celle d’un contrôle plus étroit de la structure de la chaîne en termes de minimisation de la ramification et de contrôle de la tacticité., De manière significative, le contrôle étroit de la structure de la chaîne est toujours important pour le développement des matériaux polymères du futur.

Les premiers développements des polymères synthétiques de polycondensation et de polyaddition ont eu lieu de 1928 à 1947 environ. Les travaux de Carothers de 1928 à 1932 à la société E. I. duPont et de Nemours ont conduit à la préparation contrôlée de polyesters et de polyamides. Ceci a été suivi par le développement du poly(éthylène téréphtalate) (PET) par ICI en 1943 et celui des polyuréthanes de 1939 à 1947 par Bayer chez Farbenfabriken Bayer., Au cours des années suivantes, une autre scientifique de DuPont (Stephanie Kwoleck) a inventé une fibre vendue sous le nom de Kevlar qui est plus résistante que l’acier.

Nonobstant les avancées précédentes couvrant les deux cents dernières années environ, la structure macromoléculaire des polymères n’a été reconnue que par L’article de référence publié par Staudinger en 1920 et n’a été pleinement acceptée que plusieurs années plus tard (voir une vidéo sur Staudinger). Avant l’article de Staudinger, on pensait que les propriétés macromoléculaires étaient obtenues par l’association d’entités de petites molécules et que les structures cycliques étaient souvent proposées., À cet égard, les travaux pionniers de Carothers sur la formation de polyesters et de polyamides ont été importants pour établir la nature covalente des macromolécules. Staudinger a finalement reçu un prix Nobel en 1953.

Paul Flory a été lauréat du prix Nobel a été un pionnier de premier plan dans la compréhension du comportement des polymères en solution, et a remporté le prix Nobel de chimie en 1974″pour ses réalisations fondamentales, à la fois théoriques et expérimentales, dans la chimie physique des macromolécules. »Pierre-Gilles de Gennes était un physicien français et lauréat du prix Nobel de physique en 1991., Il a reçu un prix Nobel pour avoir découvert « les méthodes développées pour étudier les phénomènes d’ordre,…… en particulier les cristaux liquides et les polymères. »

Le prix Nobel de chimie 2000 a été décerné à Heeger, MacDiarmid et Shirakawa pour leurs recherches sur les polymères conducteurs. Ces travaux ont permis la création de polymères qui conduisent l’électricité comme un métal, de polymères qui émettent de la lumière et de transistors en plastique., Plus récemment, le prix Nobel de chimie 2005 a été décerné à Chauvin, Grubbs et Schrock (voir interview de Grubbs et Schrock) pour leurs travaux dans le développement de nouvelles méthodes de fabrication de polymères plus simplement et à moindre coût. Avec des utilisations allant des tissus à l’emballage alimentaire, les polymères sont parmi les types de matériaux les plus utilisés et les plus importants aujourd’hui.