Синтетические материалы с заданными свойствами

Исследуя микроскопический мир строения молекул, в 19 веке отечественный химик А. М. Бутлеров, высказал предположение о возможности создания определенных материалов с заранее заданными свойствами. Основным тезисом в его теории строения вещества было утверждение, что изменяя количественное соотношение и условия взаимодействия некоторых исходных продуктов, можно получать сотни и тысячи полимерных веществ с разными свойствами.

До начала XX в. технический прогресс и наличие большого количества полезных ископаемых позволяли преимущественно использовать природные материалы. В последнее время появилось множество новых материалов, состоящих из высокополимерных молекул. Молекулы полимеров представляют из себя огромное число атомов, которые соединены между собой в длинные цепи.

Строение полимерных соединений

Уникальность каждого высокомолекулярного соединения состоит в том, что они одновременно могут обладать несколькими физическими свойствами. Характерная для газов упругость, тепловое расширение, сжатие и текучесть, присущие жидкостям и сопротивление изменению формы твердых тел могут присутствовать у одного вещества. При слиянии малых молекул в большие происходит процесс полимеризации, который осуществляется при высоком давлении и температуре, либо благодаря добавлению химических посредников - катализаторов.

Существующие природные органические материалы (натуральный каучук, кожа, древесина, хлопок, шерсть и шелк) также представляют из себя полимеры. Обычно они представлены в единственном варианте и обладают оригинальными свойствами, однако они не совсем соответствуют требованиям потребителя.

Основные представители полимеров

Химическая промышленность открыла огромные возможности для синтеза полимерных молекул и создания из них веществ с заданными свойствами. Рассматривая большое разнообразие синтетических полимерных веществ, обычно выделяют несколько разновидностей по характеру подвижности молекулярных цепей в полимерах.


  • Структура, в которой цепочки молекул легко деформируются и свободно перемещаются относительно друг друга, соответствует синтетическим каучукам. В результате сжатия и удлинения молекулярных цепей может изменяться упругость материала. Каучук может сохранять свои упругие свойства в пределах широкого интервала температур.
  • Пластмассы также являются полимерами, стойко переносящими температурные изменения, но по своей структуре похожи на твердые тела с большой прочностью и упругостью.
  • Своеобразными полимерами можно считать лаки и краски. Такие свойства красок, как упругость, способность прочно соединяться с различными материалами, большая стойкость к внешним воздействиям позволили им стать основными отделочными материалами.

Явные преимущества органических и неорганических полимеров дали мощное развитие их производству и применению в различных областях промышленности и народного хозяйства.