Polimer

Polimer^[2][3], bir veya daha çok monomer türünden türetilen birçok tekrarlayan alt birimden oluşan çok büyük moleküllerden veya makromoleküllerden oluşan bir madde veya malzemedir.^[4] Geniş özellik spektrumları nedeniyle,^[5] hem sentetik hem de doğal polimerler günlük yaşamda temel ve yaygın roller oynar.^[6]

Sıvı ortamda, bir yüzeyde atomik kuvvet mikroskobu kullanılarak kaydedilen gerçek doğrusal polimer zincirlerinin görünümü. Bu polimerin zincir çevre uzunluğu ~204 nm', kalınlığı ~0,4 nm'dir.^[1]

Polimerler, polistiren gibi bilindik sentetik plastiklerden biyolojik yapı ve işlev için temel olan DNA ve proteinler gibi doğal biyopolimerlere kadar uzanır. Hem doğal hem de sentetik polimerler, monomer denilen birçok küçük molekülün polimerizasyonu yoluyla oluşturulur. Küçük molekül bileşiklerine kıyasla sonuç olarak büyük moleküler kütleleri, tokluk, yüksek elastikiyet, viskoelastisite ve kristaller yerine amorf ve yarı kristalin yapılar oluşturma eğilimi gibi benzersiz fiziksel özellikler üretir.

"Polimer" terimi Yunanca πολύς (polus, "çok" anlamına gelir) ve μέρος (meros, "parça" anlamına gelir) kelimesinden türemiştir ve yapısı çok sayıda tekrar eden birimlerden oluşan, yüksek nispi moleküler kütle ve eşlik eden özelliklerden kaynaklanan büyük molekülleri ifade eder.^[7] Polimerleri oluşturan birimler, gerçekte veya kavramsal olarak düşük nispi moleküler kütleli moleküllerden türetilir.^[7] Bu terim, modern IUPAC tanımından farklı bir tanımla 1833'te Jöns Jacob Berzelius tarafından icat edildi.^[8][9] Kovalent bağlı makromoleküler yapılar olarak modern polimer kavramı 1920'de, sonraki on yılı bu hipotez için deneysel kanıtlar bulmakla geçiren Hermann Staudinger^[10] tarafından önerildi.^[11]

Polimerler, polimer bilimi (polimer kimyası ve polimer fiziği dahil), biyofizik ve malzeme bilimi ve mühendisliği alanlarında incelenir. Tarihsel olarak, tekrar eden birimlerin kovalent kimyasal bağlarla bağlanmasıyla ortaya çıkan ürünler polimer biliminin temel odak noktası olmuştur. Şimdi ortaya çıkan önemli bir alan, kovalent olmayan bağlarla oluşan supramoleküler polimerlere odaklanmaktadır. Lateks kauçuğunun poliizopren'i doğal bir polimere örnektir ve straforun polistireni sentetik polimere örnektir. Biyolojik bağlamlarda, esasen tüm biyolojik makromoleküller (yani proteinler (poliamidler), nükleik asitler (polinükleotidler) ve polisakkaritler) tamamen polimeriktir veya büyük oranda polimerik bileşenlerden oluşur.

Uygulamalar

Günümüzde sentetik polimerler hayatın hemen her alanında kullanılır. Onlarsız modern toplum çok farklı görünürdü.

Polimer kullanımının yaygınlaşması az yoğunluk, az maliyet, iyi ısıl/elektriksel yalıtım özellikleri, korozyona karşı yüksek direnç, az enerji gerektiren polimer üretimi ve nihai ürünlere kolay işleme gibi benzersiz özelliklerine bağlıdır. Belirli bir uygulama için, bir polimerin özellikleri, kompozit malzemelerde olduğu gibi diğer malzemelerle birleştirilerek ayarlanabilir veya geliştirilebilir.

Uygulamaları enerji tasarrufu (daha hafif arabalar ve uçaklar, ısıl yalıtımlı binalar), yiyecek ve içme suyu koruma (ambalajlama), arazi koruma ve gübre kullanımını azaltma (sentetik lifler), diğer malzemeleri koruma (kaplamalar), hayat koruma ve kurtarma (hijyen, tıbbi uygulamalar) sağlar. Temsili bazı uygulamaların listesi aşağıdadır:

• Giyim, spor giyim ve aksesuarları: polyester ve PVC giyim, spandeks, spor ayakkabılar, dalgıç elbisesi, futbol topları ve bilardo topları, kayak ve snowboard, raketler, paraşütler, yelkenler, çadırlar ve barınaklar.
• Elektronik ve fotonik teknolojiler: organik alan etkili transistörler (OFET), ışık yayan diyotlar (OLED) ve güneş pilleri, televizyon parçaları, kompakt diskler (CD), fotorezistler, holografi.
• Paketleme ve kaplar: filmler, şişeler, gıda ambalajı, variller.
• Yalıtım: elektrik ve ısı yalıtımı, sprey köpükler.
• İnşaat ve yapısal uygulamaları: bahçe mobilyaları, PVC pencereler, döşeme, sızdırmazlık, borular.
• Boyalar, yapıştırıcılar ve yağlayıcılar: vernik, yapıştırıcılar, dağıtıcılar, anti-grafiti kaplamalar, kirlenme önleyici kaplamalar, yapışmaz yüzeyler, yağlayıcılar.
• Araba parçaları: lastikler, tamponlar, ön camlar, ön cam silecekleri, yakıt depoları, araba koltukları.
• Ev eşyaları: kovalar, mutfak gereçleri, oyuncaklar (örneğin, inşaat setleri ve Rubik Küpü).
• Tıbbi uygulamalar: kan torbası, şırıngalar, lastik eldivenler, cerrahi dikiş, kontak lensler, protezler, kontrollü ilaç dağıtımı ve salınımı, hücre büyümesi için matrisler.
• Kişisel hijyen ve sağlık bakımı: süper emici polimerler kullanan bebek bezleri, diş fırçaları, kozmetikler, şampuanlar, prezervatifler.
• Güvenlik: kişisel koruyucu ekipman, kurşun geçirmez yelekler, uzay elbiseleri, ipler.
• Ayırma teknolojileri: sentetik membranlar, yakıt hücresi membranları, filtreleme, iyon değişim reçineleri.
• Para: polimer banknotlar ve ödeme kartları.
• 3D baskı.