Что такое полимеры, из чего они состоят и какими уникальными свойствами обладают. Разбираем основные виды и сферы применения этих материалов в нашей жизни.
Полимеры окружают нас повсюду, хотя мы редко задумываемся об их значении. По сути, это вещества с очень большими молекулами, которые состоят из множества повторяющихся блоков, как цепочка из звеньев. Эти «звенья» химики называют мономерами. Когда тысячи мономеров соединяются, получается макромолекула — основа любого полимера.
Представьте себе обычный полиэтиленовый пакет. Он кажется простым, но на молекулярном уровне это гигантская структура, придающая ему прочность и гибкость. Природа сама создает полимеры — белки, ДНК и целлюлоза являются яркими примерами. Но именно синтетические полимеры, созданные человеком, произвели настоящую революцию в промышленности и быту. Их история не такая уж и долгая, но их влияние огромно.
Что такое полимеры и какими они бывают
Говоря о полимерах, нельзя свести все к одному определению. Их мир разнообразен. Классификацию проводят по разным признакам, но чаще всего их делят по происхождению и поведению при нагревании. Первое деление довольно простое — на природные и синтетические. С природными все ясно, а вот синтетические — это результат сложных химических реакций, таких как полимеризация или поликонденсация.
Более практическое значение имеет деление по термическим свойствам. Здесь выделяют две большие группы:
- термопласты — они при нагревании размягчаются и могут принимать новую форму, а при остывании снова твердеют, и этот процесс обратим;
- реактопласты — эти материалы после отверждения уже не могут быть расплавлены повторно без разрушения их структуры.
Такая разница в поведении объясняется строением. Молекулы термопластов связаны слабо, а у реактопластов образуется прочная трехмерная сетка. Это фундаментальное отличие определяет, где будет использоваться тот или иной материал.
Свойства и уникальность полимерных материалов
Почему эти материалы стали так востребованы? Все дело в сочетании их качеств, которые можно изменять и настраивать под конкретные задачи. Например, прочность. Некоторые полимеры, такие как кевлар, превосходят по этому показателю сталь. Эластичность — еще одно важное свойство. Каучуки способны растягиваться в несколько раз и возвращаться в исходное состояние.
Полимеры могут быть как абсолютно прозрачными, так и полностью непрозрачными. Они часто выступают в роли диэлектриков, то есть не проводят электрический ток, что делает их незаменимыми в электронике. Химическая стойкость позволяет использовать их в агрессивных средах, где металлы быстро бы подверглись коррозии. И все это сочетается с малым весом.
Ключевые свойства, обеспечившие популярность:
- легкость — полимерные изделия весят значительно меньше металлических или стеклянных аналогов;
- коррозионная стойкость — они не ржавеют и не боятся воздействия влаги или химикатов;
- простота обработки — полимерам легко придать практически любую форму;
- низкая стоимость — массовое производство сделало многие полимеры очень доступными.
Это сочетание качеств открыло дорогу для создания материалов с заранее заданными параметрами, что раньше было просто невозможно.
Где мы встречаем полимеры каждый день
Область применения полимеров практически безгранична. Из них делают упаковку для продуктов, детали автомобилей, корпуса бытовой техники. В строительстве это трубы, изоляция, оконные профили. Медицина использует их для создания имплантов, протезов и одноразовых инструментов. Текстильная промышленность производит из полимерных волокон одежду и обувь.
Даже высокотехнологичные отрасли не обходятся без них. Аэрокосмическая сфера применяет композитные материалы на основе полимеров для снижения веса летательных аппаратов. Электроника использует их в качестве изоляторов и основ для печатных плат. Трудно найти сферу жизни, где бы не использовался тот или иной вид полимера.
Пожалуй, самое удивительное в них — это их «гибкость» не только в прямом, но и в переносном смысле. Возможность изменять их структуру и добавлять различные компоненты позволяет инженерам и химикам постоянно создавать новые материалы, отвечающие все более строгим требованиям. Это целая вселенная веществ, которая продолжает расширяться.
