Molecular and supermolecular order in polymers
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„Werkstoffe als Motor für Innovationen - Gibt es eine Kluft zwischen Werkstoffentwicklung und Umsetzung in innovative Produkte?“ lautete der Titel des Workshops des acatech Themennetzwerks „Werkstoffe“ am 17. Oktober in Berlin. Werkstoffe sind im täglichen Leben allgegenwärtig. Sie sind Grundlage und Motor für Innovationen auf vielen Gebieten. Nichtsdestoweniger wird die Bedeutung der Werkstoffe in der Öffentlichkeit nicht angemessen wahrgenommen. In der Ausbildung (werkstoffwissenschaftliche Studiengänge) wird die gesamte Kette von der Entwicklung von Materialen bis zum Einsatz im Produkt vielfach nicht hinreichend berücksichtigt. Und auch in der Forschung tut sich eine Kluft auf zwischen der Entwicklung von Werkstoffen und ihrer Anwendung in Produkten. acatech hat deshalb diesen Workshop veranstaltet, um die Probleme zu schärfen und zu ersten Lösungsvorschlägen beizutragen.
Im Jahr 1839 isolierte der Berliner Apotheker E. SIMON aus Storax liquidus, einem ätherischen Öl des Liquidamber orientalis, das Styrol, welches sich beim Stehen verfestigte. SIMON erkannte, dass es sich um eine „Änderung der chemischen Architektur“ handelte, die auf eine Polymerisation zurückzuführen war, wie H. STAUDINGER in seiner einflussreichen Arbeit „Über Polymerisation“ 1920 darlegte. Diese Arbeit ist grundlegend für die makromolekulare Chemie, obwohl bereits viele Polymere wie Wolle, Leder, Baumwolle, Zelluloid, Kautschuk, Glas und Zement bekannt waren. STAUDINGERS Fokus lag auf der chemischen Perspektive der Polymerisation und dem grundlegenden Konstruktionsprinzip für Polymere: der kovalenten Verknüpfung intermolekularer Bausteine zu Makromolekülen. Polymere bestehen nicht aus Aggregaten oder Assoziaten, sondern aus einer Vielzahl von Makromolekülen, die aus tausend bis hunderttausend chemisch oder kovalent verknüpften Monomeren bestehen. Es erforderte zahlreiche Beweise, bis STAUDINGERS Ideen anerkannt wurden; 1953 erhielt er den Nobelpreis. Das Prinzip der Verknüpfung von Bausteinen nach den Regeln der niedermolekularen Chemie bildet die Basis der Architektur von Makromolekülen.