高分子科学

高分子科学、あるいは高分子科学は、材料科学の一分野であり、主にプラスチックやエラストマーなどの合成高分子を研究対象としています。高分子科学の分野には、化学、物理学、工学など、複数の分野の研究者が関わっています。

この科学は主に3つの下位分野から構成される。

• 高分子化学、あるいは高分子化学とは、高分子の化学合成と化学的性質を扱う学問である。
• 高分子物理学は、高分子材料の物理的特性と工学的応用に関心を持つ分野です。具体的には、高分子の微細構造を支配する基礎的な物理法則に基づいて、高分子の機械的、熱的、電子的、光学的特性を明らかにしようとします。高分子物理学は、もともとは鎖状構造への統計物理学の応用として始まりましたが、^{[ 1 ]}現在では独自の学問分野として発展しています。
• ポリマーの特性評価とは、化学構造、形態の分析、および組成や構造パラメータに関連した物理的特性の決定に関わるものである。

ポリマー科学の最初の近代的な例は、1830年代のアンリ・ブラコノーの研究である。アンリはクリスティアン・シェーンバインらとともに、天然ポリマーであるセルロースの誘導体を開発し、セルロイドや酢酸セルロースなどの新しい半合成材料を生み出した。「ポリマー」という用語は1833年にイェンス・ヤコブ・ベルセリウスによって造語されたが、ベルセリウスの業績は現代の意味でのポリマー科学とはほとんど言えない。1840年代には、フリードリヒ・ルーダースドルフとナサニエル・ヘイワードがそれぞれ独立して、天然ゴム（ポリイソプレン）に硫黄を加えると、ゴムがべたつくのを防ぐことができることを発見した。1844年、チャールズ・グッドイヤーは硫黄と熱 を用いて天然ゴムを加硫する技術で米国特許を取得した。トーマス・ハンコックは前年に英国で同じ技術の特許を取得していた。この技術により、天然ゴムは強化され、柔軟性を損なうことなく熱による溶融を防ぐことができた。これにより、防水加工された製品などの実用的な製品が実現可能になった。また、ゴム状材料の実用的製造も容易になった。加硫ゴムは、ポリマー研究の最初の商業的に成功した製品である。1884年、イレール・ド・シャルドネは、絹の代替品として再生セルロースまたはビスコースレーヨンをベースにした最初の人工繊維工場を設立したが、非常に燃えやすかった。^{[ 2 ]} 1907年、レオ・ベークランドは、ベークライトと呼ばれる熱硬化性フェノールホルムアルデヒド樹脂である最初の合成プラスチックを発明した。^{[ 3 ]}

Despite significant advances in polymer synthesis, the molecular nature of polymers was not understood until the work of Hermann Staudinger in 1922.^[4] Prior to Staudinger's work, polymers were understood in terms of the association theory or aggregate theory, which originated with Thomas Graham in 1861. Graham proposed that cellulose and other polymers were colloids, aggregates of molecules having small molecular mass connected by an unknown intermolecular force. Hermann Staudinger was the first to propose that polymers consisted of long chains of atoms held together by covalent bonds. It took over a decade for Staudinger's work to gain wide acceptance in the scientific community, work for which he was awarded the Nobel Prize in 1953.

The World War II era marked the emergence of a strong commercial polymer industry. The limited or restricted supply of natural materials such as silk and rubber necessitated the increased production of synthetic substitutes, such as nylon^[5] and synthetic rubber.^[6] In the intervening years, the development of advanced polymers such as Kevlar and Teflon have continued to fuel a strong and growing polymer industry.

The growth in industrial applications was mirrored by the establishment of strong academic programs and research institutes. In 1946, Herman Mark established the Polymer Research Institute at Brooklyn Polytechnic, the first research facility in the United States dedicated to polymer research. Mark is also recognized as a pioneer in establishing curriculum and pedagogy for the field of polymer science.^[7] In 1950, the POLY division of the American Chemical Society was formed, and has since grown to the second-largest division in this association with nearly 8,000 members. Fred W. Billmeyer, Jr., a Professor of Analytical Chemistry had once said that "although the scarcity of education in polymer science is slowly diminishing but it is still evident in many areas. What is most unfortunate is that it appears to exist, not because of a lack of awareness but, rather, a lack of interest."^[8]

2005 (Chemistry) Robert Grubbs, Richard Schrock, Yves Chauvin for olefin metathesis.^[9]

2002年（化学）ジョン・ベネット・フェン、田中浩一、クルト・ヴュートリッヒは、生体高分子の同定および構造解析法の開発に対して受賞した。^{[ 10 ]}

2000年（化学）アラン・G・マクディアミッド、アラン・J・ヒーガー、白川秀樹は、導電性ポリマーに関する研究で分子エレクトロニクスの出現に貢献した。^{[ 11 ]}

1991年（物理学）ピエール＝ジル・ド・ジェンヌは、ポリマーの秩序化と相転移の記述に特に応用した相転移の一般化理論を開発した功績により、この賞を受賞しました。 ^{[ 12 ]}

1974年（化学）ポール・J・フローリー、理論高分子化学への貢献に対して。^{[ 13 ]}

1963年（化学）ジュリオ・ナッタとカール・ツィーグラーはポリマー合成への貢献に対して。（ツィーグラー・ナッタ触媒）。^{[ 14 ]}

1953年（化学）ヘルマン・シュタウディンガー、高分子化学の理解への貢献に対して。^{[ 15 ]}

• McLeish TCB (2009) 高分子物理学。Meyers R. (編) 複雑系とシステム科学の百科事典。Springer、ニューヨーク、NY。doi : 10.1007/978-0-387-30440-3_409

• Asua, José M. (2007年8月).高分子反応工学(ハードカバー - 392ページ) . Wiley, John & Sons. ISBN 978-1-4051-4442-1。

• 高分子科学に関する学術誌一覧