پلیمرها موادی هستند که از مولکول هایی با تعداد زیادی واحد تکرار شونده به هم مرتبط هستند. این واحد تکرار شونده به عنوان یک مونومر شناخته می شود و می تواند از انواع مختلفی از مواد شیمیایی مختلف ساخته شود. پلیمرها از دهه 1800 مورد استفاده قرار گرفته اند و تاریخچه ای غنی و متنوع دارند.

اولین پلیمر در سال 1839 توسط شیمیدان فرانسوی هنری براکونو کشف شد. او در حال آزمایش روش هایی برای تجزیه مواد گیاهی به اجزای آنها بود و ماده ای را کشف کرد که به نام زایلوئیدین نامیده می شود. بعداً مشخص شد که زایلوئیدین در واقع نوعی نشاسته است که از ترکیب مولکول های قند با یکدیگر ایجاد می شود.

فرآیند پیوند مونومرها برای ایجاد پلیمرها توسط دانشمند آلمانی هرمان استودینگر کشف شد. در دهه 1920، او پیشنهاد کرد که پلیمرها از زنجیره های بلندی از مولکول های پیوند کووالانسی تشکیل شده اند. اگرچه این نظریه در ابتدا با شک و تردید مواجه شد، اما در نهایت پذیرفته شد و اکنون اساس علم پلیمر است.

در دهه 1930، محققان شروع به آزمایش با استفاده از پلیمرها در کاربردهای عملی کردند. آنها اولین الیاف مصنوعی، نایلون را ساختند که در چتر نجات، لباس و اسباب بازی استفاده می شد. سپس در دهه 1940 پلی اتیلن اختراع شد و به سرعت برای استفاده در بسته بندی و ظروف مواد غذایی سازگار شد.

در دهه 1950، پلی پروپیلن برای جایگزینی مواد سنتی مانند فلز و شیشه در صنعت خودروسازی توسعه یافت و مورد استفاده قرار گرفت. مشخص شد که بادوام، سبک وزن و مقرون به صرفه است. این امر باعث افزایش استفاده از پلیمرها شد و منجر به اختراع پلی وینیل کلراید (PVC) و پلی استایرن در دهه 1960 شد.

در دهه 1970، پلیمرها رایج شده بودند. آنها برای کاربردهای مختلفی مانند پوشش های محافظ، عایق، اندام مصنوعی، وسایل پزشکی و مواد بسته بندی استفاده می شدند. این دوره همچنین شاهد توسعه پلیمرهای جدید مانند پلی وینیلیدن فلوراید (PVDF)، پلی اورتان و پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE) بود.

در عصر حاضر، پلیمرها حتی فراگیرتر شده اند. آنها در همه چیز از محصولات روزمره مانند شناورها و تشک های یوگا گرفته تا فناوری های بسیار پیشرفته مانند سلول های سوختی، سفرهای فضایی و سیستم های انرژی پایدار استفاده می شوند.

پلیمرها دنیای ما را متحول کرده اند و ما می توانیم این دگرگونی را به اکتشافات و پیشرفت های دو قرن گذشته ردیابی کنیم. آینده پلیمرها حتی روشن تر به نظر می رسد و محققان همچنان به کشف راه های جدید برای استفاده از آنها و ایجاد مواد خلاقانه ادامه می دهند.
پلیمرها مواد همه کاره ای هستند که از ترکیب، اتصال متوالی و اتصال متقابل بلوک های ساختمانی مولکولی کوچک و بسیار مشابه که به صورت متوالی سنتز شده اند، به نام مونومرها تشکیل می شوند. این مولکول‌های بزرگ، از 1000 تا یک میلیون یا بیشتر مونومر در طول زنجیره یا وزن مولکولی، دارای خواص مختلفی هستند که آنها را قادر می‌سازد در کاربردهای متنوع برای برآوردن نیازهای مواد خاص مورد استفاده قرار گیرند.

شیمی پلیمر علم مربوط به استفاده از پلیمرها است، بنابراین شامل تغییراتی است که آنها می توانند در ترکیبات، ساختارها و خواص فیزیکی خود نشان دهند. این رشته بر نحوه تشکیل پلیمرها توسط مونومرها، خواص فیزیکی و شیمیایی پلیمرها، نحوه تعامل پلیمرها در محیط خود و نحوه واکنش پلیمرها به محرک های خارجی تمرکز دارد.

از نظر ساختار، برخی از پلیمرها ترکیبات خطی هستند که مونومرها در یک خط مستقیم به هم متصل می شوند. سایر پلیمرها پیکربندی های مارپیچ یا شاخه ای را تشکیل می دهند و توزیع بار در امتداد زنجیره های پلیمری ویژگی های عملکردی خاصی به آنها می دهد.

جفت کردن واحدهای مونومر برای تشکیل زنجیره پلیمری ممکن است با روش های متعددی مانند پلیمریزاسیون متراکم انجام شود، که در آن دو مونومر برای تشکیل یک دایمر واکنش می دهند و سپس دایمرها برای تشکیل یک زنجیره بزرگتر واکنش می دهند، یا با پلیمریزاسیون رشد زنجیره ای، که در آن پلیمریزاسیون انجام می شود. و پلیمریزاسیون را می توان به روشی برگشت پذیر تنظیم کرد. پلیمریزاسیون با رشد زنجیره ای همچنین می تواند ساختارهای کوپلیمرهای متناوب را ایجاد کند، که در آن یک عنصر پلیمری با دیگری متناوب می شود تا نتیجه دلخواه را ایجاد کند.

از نظر خواص فیزیکی پلیمرها، آنها می توانند انعطاف پذیر و کشش پذیر باشند، می توانند دارای نقطه ذوب بالا یا رسانایی الکتریکی بالا باشند (بسته به نوع مونومرهای مورد استفاده برای تشکیل پلیمر)، برخی از آنها می توانند خواص خود را برای بهینه سازی خود کالیبره کنند. عملکرد، و برخی از آنها را می توان به طور برگشت پذیر جدا کرد و بر اساس تغییرات در محیط خارجی، ویژگی های لمسی را تغییر داد.

پلیمرهای مختلف همچنین بسیاری از خواص شیمیایی مهم مانند مقاومت در برابر عوامل جوی، پیوندهای شیمیایی سخت، اشتعال پذیری کم و بازدارندگی شعله، و قابلیت آزادسازی تدریجی مواد در یک دوره زمانی پایدار را نشان می دهند. به دلیل این خواص، پلیمرها در کاربردهای مختلف از ایمپلنت های پزشکی گرفته تا داربست برای بازسازی بافت مورد استفاده قرار می گیرند.

استفاده مدرن از پلیمرها بر توانایی آنها در مناسب سازی برای نیازهای کاربردی خاص متمرکز است. برخی از پلیمرها بسیار قوی هستند، برخی دیگر انعطاف پذیر و برخی دیگر در برابر دماهای شدید و عوامل اکسید کننده مقاوم هستند. به عنوان مثال، پلی‌آمیدها پلیمرهایی با خواص مکانیکی بالا و عملکرد حرارتی عالی هستند که آنها را برای کاربرد در قطعات هوافضا و خودرو مناسب می‌سازد، در حالی که پلی‌الفین‌ها دارای مقاومت شیمیایی عالی و مقاومت در برابر حلال هستند که آنها را در سنتز نیمه‌رساناها و پوشش‌ها مفید می‌سازد.

پیشرفت های مدرن در علم پلیمر امکان دستکاری ساختارهای کریستالی و آمورف را فراهم کرده است. ساختار کریستالی به دلیل خواص مکانیکی و خواص الکتریکی آن مهم است، در حالی که ساختارهای آمورف نظم کمتری دارند و معمولاً برای تولید پلیمرهای ترموپلاستیک با خواص حرارتی و مکانیکی بهبود یافته استفاده می‌شوند.

در مجموع، پلیمرها مواد همه کاره‌ای هستند که از ترکیب، اتصال متوالی و اتصال متقابل بلوک‌های ساختمانی مولکولی کوچک و بسیار مشابه که به‌طور متوالی سنتز شده‌اند، به نام مونومرها تشکیل می‌شوند. آنها دارای خواص مختلفی هستند که آنها را قادر می سازد در کاربردهای متنوع برای برآوردن نیازهای مواد خاص مورد استفاده قرار گیرند، در حالی که فناوری های مدرن امکان دستکاری ساختارهای کریستالی و بی شکل آنها را فراهم می کند.