I polimeri sono sostanze composte da macromolecole, molecole molto grandi con pesi molecolari che vanno da poche migliaia a milioni di grammi / mole. La definizione IUPAC Gold Book di una macromolecola è: “Una molecola di alta massa molecolare relativa, la cui struttura comprende essenzialmente la ripetizione multipla di unità derivate, effettivamente o concettualmente, da molecole di bassa massa molecolare relativa.,”I polimeri naturali includono proteine, amido, cellulosa, DNA e costituiscono la maggior parte delle strutture del tessuto vivente. I polimeri sintetici costituiscono oggi una delle classi di materiali più efficaci e utili e possiedono una vasta gamma di proprietà fisiche.
Oggi, polimeri sintetici vengono utilizzati per emettere luce, agire come semiconduttori a basso costo stampabile dispositivi, come i materiali leggeri per antiproiettile (dove le fibre sono più resistente dell’acciaio), in medicina per consegnare i farmaci, come pelle artificiale e per molte altre applicazioni che non sono immaginato solo pochi anni fa., I rapidi progressi nei polimeri stanno consentendo la rivoluzione delle nanotecnologie. Ad esempio in microelettronica polimeri rendono possibili circuiti di pochi 10s di nanometri, cioè meno di 1/1000th la dimensione di un capello umano.
I polimeri naturali sono stati utilizzati dall’uomo fin dalla preistoria e sono stati modificati e lavorati empiricamente nel corso di molti secoli per varie applicazioni, ad esempio, tessuti per abbigliamento e papiro., La maggior parte dei primi modifiche ancora in uso oggi derivano da sviluppi nel 19 ° secolo o all’inizio del 20 ° secolo e si riferiscono per la cellulosa e gomma naturale, per esempio, la mercerizzazione di cotone da Mercer (1844), la produzione di cellullose nitrato (1845), cuproammoniacale rayon (1859), acetato di cellulosa (1869) e cellophane (1908), la produzione di un tessuto impermeabile con gomma naturale da Macintosh (1823) e la reticolazione della gomma naturale da Goodyear (1839).,
Il primo materiale polimerico interamente sintetico, la resina fenolo-formaldeide (Bachelite), fu sviluppato da Baekeland dal 1905 al 1909. E ‘ stato seguito da resine urea-formaldeide nel 1920 e poliestere(alchidiche) resine nel 1930. Polimeri vinilici lineari sono stati scoperti presto, poli(cloruro di vinile) nel 1872 e poli(metil acrilato) nel 1880, ma non sono stati prodotti commercialmente fino a molto più tardi, per esempio, poli(acetato di vinile) nel 1920, poli(metil acrilato) nel 1927 e poli (cloruro di vinile) nel 1930., Molti degli altri polimeri lineari convenzionali di oggi formati da polimerizzazione a catena sono stati sviluppati negli anni 1930-1950 con una sorta di pausa durante la seconda guerra mondiale. Le ricerche di Ziegler e Natta nel 1953-1955 sviluppando catalizzatori di coordinamento per la polimerizzazione di etilene e propilene hanno portato all’assegnazione di un premio Nobel (1963). (guarda un video su Natta) L’importante progresso è stato quello di un controllo più stretto della struttura della catena in termini di minimizzazione della ramificazione e controllo della tatticità., Significativamente, lo stretto controllo della struttura della catena è ancora importante per lo sviluppo di materiali polimerici del futuro.
Gli sviluppi iniziali dei polimeri sintetici di policondensazione e poliaddizione si verificarono dal 1928 al 1947 circa. Il lavoro di Carothers dal 1928 al 1932 presso la società E. I. DuPont e de Nemours ha portato alla preparazione controllata di poliesteri e poliammidi. Questo è stato seguito dallo sviluppo di poli(etilene tereftalato) (PET) da IC nel 1943 e quello dei poliuretani dal 1939 al 1947 da Bayer a Farbenfabriken Bayer., Negli anni successivi, un altro scienziato DuPont (Stephanie Kwoleck) ha inventato una fibra venduta come Kevlar che è più forte dell’acciaio.
Nonostante i precedenti progressi negli ultimi duecento anni circa, la struttura macromolecolare dei polimeri non fu riconosciuta fino al punto di riferimento pubblicato da Staudinger nel 1920 e non fu pienamente accettata fino a diversi anni dopo (vedi un video su Staudinger). Prima della carta di Staudinger, si pensava che le proprietà macromolecolari fossero raggiunte attraverso l’associazione di entità a piccole molecole e strutture cicliche erano spesso proposte., A questo proposito, il lavoro pionieristico di Carothers sulla formazione di poliesteri e poliammidi è stato importante per stabilire la natura covalente delle macromolecole. Staudinger è stato infine assegnato un premio Nobel nel 1953.
Paul Flory è stato un premio Nobel è stato un pioniere nella comprensione del comportamento dei polimeri in soluzione e ha vinto il Premio Nobel per la Chimica nel 1974″per i suoi risultati fondamentali, sia teorici che sperimentali, nella chimica fisica delle macromolecole. Pierre-Gilles de Gennes è stato un fisico francese e il premio Nobel per la Fisica nel 1991., Gli è stato assegnato un premio Nobel per aver scoperto ” metodi sviluppati per studiare i fenomeni dell’ordine, …… in particolare ai cristalli liquidi e ai polimeri.”
Il Premio Nobel per la chimica 2000 è stato assegnato a Heeger, MacDiarmid e Shirakawa per la ricerca nella conduzione di polimeri. Questo lavoro ha permesso la creazione di polimeri che conducono elettricità come un metallo, polimeri che emettono luce e transistor di plastica., Più recentemente, il Premio Nobel per la chimica 2005 è stato assegnato a Chauvin, Grubbs e Schrock (vedi intervista di Grubbs e Schrock) per il loro lavoro nello sviluppo di nuovi metodi per rendere i polimeri più semplici ed economici. Con usi che vanno dai tessuti al packaging alimentare, i polimeri sono tra i materiali più utilizzati e importanti oggi.