Polymerwissenschaften

Polymerwissenschaften ist ein interdisziplinäres Fachgebiet, das sich mit Polymere und polymerbasierte Materialien in Herstellung, Struktur, Eigenschaften, Verarbeitung und Anwendung befasst. Es vereint Chemie, Physik, Materialwissenschaft und Verfahrenstechnik und bildet die Grundlage für eine Vielzahl von Produkten aus Kunststoff, Klebstoffen, Gel- und Harzsystemen sowie neuartigen Funktionspolymeren.

Historisch entwickelte sich das Feld aus der Erkenntnis, dass viele Substanzen aus wiederkehrenden Bausteinen bestehen. Wichtige Wegbereiter waren Arbeiten über Makromoleküle von Hermann Staudinger und Entwicklungen in der Nylonherstellung durch Wallace Carothers. Seit der zweiten Halbzeit des 20. Jahrhunderts hat die Polymerwissenschaft rasant an Bedeutung gewonnen und sich breiter aufgestellt.

Zu den Kernbereichen gehören Polymerchemie (Synthese, Reaktionsmechanismen, Polymerisationstechniken wie Radikal-, Kondensations- und kontrollierte Polymerisation), Polymerphysik (Kinetik, Glasübergang, Taktizität, Kristallinität) sowie Polymermaterialwissenschaft und Polymerverarbeitung (Extrusion, Spritzgießen, Beschichtungen, Folienherstellung). Charakterisierungsmethoden umfassen NMR, Gelpermeationschromatographie, DSC/TGA, DMA, Rheologie sowie SAXS/WAXS und Mikroskopie (AFM, TEM).

Wesentliche Eigenschaften betreffen mechanische Festigkeit, Thermische Stabilität, Barriereeigenschaften, tribologische und optische Merkmale sowie das Verhalten unter Belastung und bei der Verarbeitung. Strukturgrößen wie Molekulargewichtsdistr., Taktizität und Kopolymerisation beeinflussen diese Eigenschaften.

Anwendungen reichen von Verpackungen, Automobil- und Elektronikkomponenten über Medizintechnik, Membranen und Beschichtungen bis hin zu Energiespeicherung und Verbundwerkstoffen. Die Polymerwissenschaften befassen sich zunehmend mit Nachhaltigkeit, Recycling, Biopolymeren und Lebenszyklusanalysen, um ressourcenschonende Lösungen zu entwickeln. In Lehre und Forschung studieren Studierende Polymerchemie, Polymerphysik und Polymerkonstruktion an Universitäten und Instituten weltweit.