Ciencia de la ingeniería de polímeros y viscoelasticidad
Antes de los primeros años de la década de 1920, los químicos dudaban de la existencia de moléculas con pesos moleculares superiores a unos pocos miles. Este punto de vista limitado fue cuestionado por Hermann Staudinger, un químico alemán con experiencia en el estudio de compuestos naturales como el caucho y la celulosa. En contraste con la racionalización predominante de estas sustancias como agregados de pequeñas moléculas, Staudinger propuso que estaban formadas por macromoléculas compuestas por 10.000 o más átomos. Formuló una estructura polimérica para el caucho, basada en una unidad repetitiva de isopreno (denominada monómero). Por sus aportaciones a la química, Staudinger recibió el Premio Nobel en 1953. Los términos polímero y monómero derivan de las raíces griegas poly (muchos), mono (uno) y meros (parte).
El reconocimiento de que las macromoléculas poliméricas constituyen muchos materiales naturales importantes fue seguido por la creación de análogos sintéticos con diversas propiedades. De hecho, las aplicaciones de estos materiales como fibras, películas flexibles, adhesivos, pinturas resistentes y sólidos resistentes pero ligeros han transformado la sociedad moderna. En los siguientes apartados se analizan algunos ejemplos importantes de estas sustancias.
Tipos de polímeros
Un polímero es una sustancia compuesta por macromoléculas[2]. Una macromolécula es una molécula de alta masa molecular relativa, cuya estructura comprende esencialmente la repetición múltiple de unidades derivadas, real o conceptualmente, de moléculas de baja masa molecular relativa[3].
es una sustancia o material formado por moléculas muy grandes, o macromoléculas, compuestas por muchas subunidades repetidas[6]. Debido a su amplio espectro de propiedades,[7] tanto los polímeros sintéticos como los naturales desempeñan papeles esenciales y ubicuos en la vida cotidiana[8] Los polímeros van desde los conocidos plásticos sintéticos, como el poliestireno, hasta los biopolímeros naturales, como el ADN y las proteínas, que son fundamentales para la estructura y la función biológicas. Los polímeros, tanto naturales como sintéticos, se crean mediante la polimerización de muchas moléculas pequeñas, conocidas como monómeros. Su masa molecular consecuentemente grande, en relación con los compuestos de moléculas pequeñas, produce unas propiedades físicas únicas que incluyen dureza, alta elasticidad, viscoelasticidad y una tendencia a formar estructuras amorfas y semicristalinas en lugar de cristales.
Propiedades de los polímeros
Si hay algo que conocemos aquí en Gellner Industrial, son los polímeros. Creamos polímeros acrílicos de alta calidad para cualquiera de sus necesidades industriales y personales, por lo que, evidentemente, nos preocupamos por cómo se sienten y utilizan los polímeros. Los polímeros, especialmente los polímeros acrílicos, no suelen ser objeto de discusión diaria, pero sí aparecen en nuestra vida cotidiana. Si le interesa saber cómo se manifiestan los polímeros en productos cotidianos de los que hacemos un gran uso, lea este blog informativo sobre el profundo impacto que tienen los polímeros en nuestra vida habitual.
Los polímeros son materiales que se utilizan en casi todos los materiales que encontramos en el día a día. Tienen especial importancia en el mundo actual, cada vez más industrial. A menudo se encuentran en los campos de la ciencia, la tecnología y la industria.
La gente lleva utilizando polímeros desde hace miles de años, pero no lo reconocían. No fue hasta la Segunda Guerra Mundial, cuna de gran parte de la industrialización y los avances científicos, cuando la gente empezó a darse cuenta de la importancia de los polímeros. La palabra polímero sólo significa macromolécula, o muchas partes. Así que los polímeros reflejan las partes más pequeñas de los materiales con los que estamos tan familiarizados. En la Segunda Guerra Mundial, estas partes pequeñas se reflejaban en el acero, el vidrio, la madera, la piedra, el ladrillo y el hormigón, que se utilizaban para la construcción. Además, otros materiales relacionados con los polímeros eran el algodón, la madera, el yute y otros productos textiles que se utilizaban para la ropa y otros tejidos. Se puede ver la importancia de estas pequeñas partes de un producto más grande.
Definición de ingeniería de polímeros
La ciencia de los polímeros es un área interdisciplinaria que comprende aspectos químicos, físicos, de ingeniería, de procesamiento y teóricos. También tiene un enorme impacto en la ciencia de los materiales contemporánea. Su objetivo es proporcionar la base para la creación y caracterización de materiales poliméricos y la comprensión de las relaciones estructura/propiedad. La ciencia de los polímeros es cada vez más importante para la vida cotidiana de todos. Muchos materiales funcionales, engranajes y dispositivos modernos tienen polímeros como parte integrante. No es de extrañar que aproximadamente el 30% de todos los científicos de la industria química trabajen en el campo de los polímeros. A pesar de su importancia actual y de su potencial para el crecimiento económico futuro, no existe un programa de estudios universitario adecuado para la ciencia de los polímeros en Alemania.
Este exigente programa interdisciplinario se beneficia de la proximidad de otros centros científicos de Berlín y Potsdam, como los institutos de las sociedades Max Planck, Fraunhofer y Helmholtz, así como el sincrotrón BESSY II. Las universidades están muy bien equipadas con los equipos técnicos y laboratorios más avanzados, talleres especializados, grandes unidades de servicio e instalaciones informáticas modernas. El trabajo de los científicos especializados en polímeros a cargo del programa de Ciencias de los Polímeros es de renombre internacional y está dotado de subvenciones y premios industriales, estatales y privados.