Language
Country/Area
No result found
Bí mật của polyme tự nhiên: Bạn biết những vật liệu nào là món quà từ thiên nhiên?
Polyme là những phân tử lớn được tạo thành từ nhiều đơn vị lặp lại có nguồn gốc từ một hoặc nhiều monome. Các polyme có trong tự nhiên và các polyme tổng hợp đóng một vai trò không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Từ nhựa tổng hợp quen thuộc như polystyrene đến các polyme sinh học tự nhiên như DNA và protein, tất cả đều đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc và chức năng sinh học.
Polyme có các đặc tính bao gồm độ bền cao, độ đàn hồi cao và xu hướng hình thành các cấu trúc vô định hình hoặc bán tinh thể dễ dàng hơn, khiến chúng trở nên phổ biến cho các ứng dụng sinh học và công nghiệp.
Thuật ngữ polymer bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là "nhiều" và "một phần". Thuật ngữ này lần đầu tiên được đề xuất bởi Jöns Jacob Berzelius vào năm 1833, tuy nhiên, vào năm 1920, Hermann Staudinger đã đề xuất khái niệm về polyme hiện đại, nhấn mạnh cấu trúc phân tử lớn của chúng là các phân tử liên kết cộng hóa trị.
Các loại polyme tự nhiên
Polyme tự nhiên có thể được chia thành nhiều loại, các loại phổ biến như sau:
Polyme tự nhiên
Các polyme tự nhiên như cây gai dầu, hổ phách và cao su tự nhiên đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ. Ngoài ra, cellulose, thành phần chính của gỗ và giấy, là một loại polymer tự nhiên quan trọng khác.
Polyme tổng hợp
Polyme tổng hợp bao gồm polyetylen, polypropylen, polyvinyl clorua, cao su tổng hợp, v.v. Sản lượng hàng năm của các vật liệu này vượt quá 330 triệu tấn. Các polyme thông thường như polyetylen có đơn vị lặp lại hoặc monome ethylene.
Nhu cầu toàn cầu về polyme tự nhiên và tổng hợp vẫn đang tăng lên, khiến phạm vi ứng dụng của chúng tiếp tục mở rộng.
Tổng hợp và sinh tổng hợp polyme
Polyme hóa là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) thành chuỗi hoặc mạng cộng hóa trị. Trong quá trình này, một số nhóm hóa học nhất định có thể bị mất khỏi mỗi monome. Các phương pháp tổng hợp khác nhau có thể được chia thành trùng hợp bước và trùng hợp chuỗi, trong đó trùng hợp bước có thể được chia nhỏ thành polycondensation và polyaddition.
Sinh tổng hợp
Các polyme sinh học trong tự nhiên, chẳng hạn như polysaccharide, chuỗi peptide và axit nucleic, được tổng hợp bằng các phản ứng enzyme trong tế bào. Ví dụ, sự hình thành DNA là một quá trình được xúc tác bởi DNA polymerase.
Sự tổng hợp các polyme sinh học đóng một vai trò quan trọng trong nghiên cứu khoa học ngày nay nên ứng dụng của nó trong các lĩnh vực khác nhau đã trở nên đa dạng.
Biến đổi polyme tự nhiên
Nhiều polyme thương mại quan trọng được tổng hợp bằng cách biến đổi hóa học các polyme tự nhiên. Ví dụ, nitrocellulose được hình thành do phản ứng của axit nitric và cellulose, và cao su lưu hóa được hình thành do phản ứng ở nhiệt độ cao của lưu huỳnh và cao su tự nhiên. Những sửa đổi này không chỉ cải thiện hiệu suất của nó mà còn mở rộng phạm vi ứng dụng của nó.
Đối với polyme tổng hợp, cấu trúc vi mô, trọng lượng phân tử và mức độ trùng hợp của chúng là những yếu tố chính quyết định tính chất vật lý của chúng.
Cấu trúc và sự sắp xếp của polyme
Cấu trúc của polyme có thể được mô tả ở các thang đo chiều dài khác nhau, từ cấp độ nanomet đến cấp độ vĩ mô. Cấu trúc của mỗi giai đoạn cung cấp cơ sở cho giai đoạn tiếp theo. Các dạng cấu trúc khác nhau của polyme ảnh hưởng đến tính chất vật lý và hóa học của chúng, đặc biệt là về quá trình kết tinh và tách pha.
Suy nghĩ cuối cùng
Polyme thể hiện tầm quan trọng của chúng cả trong môi trường tự nhiên và xã hội đương đại. Vì vậy, khi chúng ta phải đối mặt với khoa học vật liệu ngày càng phức tạp, chúng ta có nên chú ý hơn đến các vật liệu từ thiên nhiên và những công dụng tiềm năng của chúng không?
