Что такое полимеры, где их используют и почему они стали мемом. Простыми словами
Полимеры — органические или неорганические вещества, состоящие из мономерных звеньев и соединенные между собой химическими связями, которые образуют длинные макромолекулы — своеобразные цепочки. Полимеры — гибкие и эластичные материалы, они очень прочные и практически не поддаются деформации. Из-за своих физических свойств полимеры используются практически в любой промышленности.
Проще говоря, полимеры буквально окружают нас. Пластмассы, лаки, краски, упаковка, одежда, резина, игрушки — везде используются полимерные материалы.
Какие бывают полимеры
Полимеры делятся на два вида: природные и синтетические.
Природные полимеры
Природные или естественные полимеры — те, которые создала природа. Они встречаются повсюду. Например: - Полисахариды. Это в первую очередь крахмал и целлюлоза. Чаще всего крахмал используют в приготовлении пищи. Он легко растворяется в воде и густеет. Целлюлозу используют при изготовлении бумаги или волокон для ткани. - Каучук. Его добывают из латекса (сока дерева гевея). Основное применение каучуков — производство резины для шин. Также из каучука делают клей, обувь, резиновые перчатки, мебель, игрушки и т. д. - Нуклеиновые кислоты. Служат первичными молекулами-переносчиками информации в клетках и составляют генетический материал. Нуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые кислоты (РНК) содержат в себе всю информацию о человеке: от физических особенностей, предрасположенности к болезням до потенциальных талантов. - Протеин. Он же белок. Это строительный материал всех живых организмов. Он состоит из аминокислот и отвечает за рост, развитие и строение живого организма.
Что еще называют природными полимерами? Например, углеводы — это полимеры сахаров. Перья птиц, шерсть, ногти и волосы — это белок кератин, он тоже полимер.
Синтетические полимеры
Синтетические полимеры получаются путём сложных химических реакций.
До XIX века человечество использовало только природные полимеры. Но со временем и развитием технологий стало понятно, что нужны другие материалы.
В 1909 году американский химик Лео Бакеланд стал искать замену смоле — ещё одному природному полимеру. Экспериментальным путем, смешивая химические жидкости (фенол и формальдегид), химик получил твердый материал. Позже этот материал назвали в честь учёного — бакелит.
С этого момента началась эра синтетических полимеров.
В 1920-м году из бакелита стали делать бижутерию. Даже Коко Шанель на своих показах использовала украшения из этого пластика. На момент смерти Бакеланда в 1944 году мировое производство бакелита оценивалось примерно в 175 000 тонн. Он был использован в более чем 15 000 различных продуктов.
В 1950 появились полипропилен и полиэтилен, поливинилхлорид, полиметилметакрилат. В 1960–70-е годы появился полиамид и другие синтетические материалы, которые сегодня считаются незаменимыми.
Свойства полимеров
Уникальность синтетических полимеров — в их прочности и легкой трансформации: стоит нагреть полимерный материал, он может принять любую нужную форму.
Вот список основных свойств, за которые ценят полимеры: - высокая прочность; - эластичность; - износостойкость; - способность к восстановлению первоначальной формы; - низкий коэффициент температурного нагрева; - прозрачный цвет или возможность окрашивания; - большинство полимеров не растворяются в воде; - не вступают в реакции с химическими веществами; - не проводят электрический ток; - отражают свет.
Где применяют полимеры
В быту
Вещи из полимерных материалов окружают нас. Например, к предметам «полимерного» происхождения относят: - различные варианты упаковок; - одноразовая посуда; - детские игрушки; - отдельные детали сантехники; - некоторые предметы интерьера.
Из полимерных соединений производят подошву для обуви, да и обувь в целом. Например, кеды или ботинки по типу кроксов. Однако тапочки из полимеров могут вызывать проблемы с сухожилиями, вести к образованию мозолей и натоптышей.
Из полимерных материалов также изготавливают расчёски, зубные щётки и — неожиданно — женские средства гигиены при менструации. Токсиколог Михаил Кутушов рассказал, что одна упаковка прокладок содержит столько же пластика, сколько и четыре обычных пакета. Большинство производителей делают верхний слой прокладки пластиковым, средний — полипропиленовым нетканым.
В медицине
Полимеры используют при изготовлении медицинских деталей оборудования, инструментов и расходных материалов: шприцы, бахилы, лабораторный инвентарь и даже протезы изготовлены из полимерных материалов.
Полимерные соединения могут использовать для изготовления искусственных органов или их фрагментов. Учёные научились даже печатать такие органы на принтере.
Полимеры используют в некоторых антисептических веществах. Например, в йоде. Более современные растворы изготавливаются на основе полимеров, которые меньше раздражают кожу и более эффективны по сравнению с растворами на спирте.
В строительстве
Из полимерных веществ изготавливают многие строительные смеси и стройматериалы, которые используются при сооружении зданий. Например, полимеры используют при изготовлении части оконных рам, дверей, вентиляции, герметиков. Ещё полимерные соединения применяют при изготовлении труб, элементов канализации и водо- и теплоснабжения.
В автомобильной промышленности
Полимерные композиционные материалы — одни из основных конструкционных материалов в автомобилях. Это в первую очередь продукция из углеродного волокна. Это полимерные нити, которые запекаются в эпоксидной смоле в вакууме и под давлением.
Проще говоря, из полимерных нитей получается «неубиваемое» сверхжёсткое монолитное полотно, оно не разрывается и не деформируется.
Этот материал ещё называют карбоном или углепластиком.
Углепластик легче стали в 5 раз и легче алюминия в 1,8 раз. Благодаря этому полимерные материалы делают автомобиль легче на 15–30%, а значит, при прочих равных ему нужно меньше топлива. Снижение массы транспорта на 100 кг приводит к уменьшению расхода топлива на 0,5 л на 100 км.
К тому же полимерные материалы не поддаются коррозии. Поэтому, например, бамперы на машине не смогут заржаветь, ведь они из пластика. А кузова некоторых суперкаров и гиперкаров почти целиком выполняют из карбона.
Какие детали для авто ещё содержат в себе полимеры? Их множество. Может показаться, что весь автомобиль состоит из прочных пластиковых деталей: - различные зубчатые колеса и детали вращения; - тормозные колодки; - фильтры масляных и водных систем - фары; - приборная панель; - подушки безопасности; - дворники; - детали катушек зажигания; - топливная система и т. д.
В косметике
В составе туши для ресниц есть воск, пигменты, консерванты, а также полимеров. Поэтому тушь нужно выбирать осторожно: такая косметика может вызвать аллергию. Выбирайте продукцию, на упаковке которой есть пометка «пройден офтальмологический контроль» или «протестировано под контролем дерматологов и офтальмологов».
В сельском хозяйстве
Полимеры значительно облегчают жизнь садоводам, фермерам и промышленным предприятиям. Из полимеров изготавливают: сетки для флористики, теплицы, оросительные системы, всевозможные защитные плёнки.
Вред полимеров
У полимеров есть серьёзный минус — они вредят окружающей среде и могут навредить человеку.
Главная проблема полимеров — их утилизация.
«Основная часть полимерного мусора просто сбрасывается в моря или реки, и, поскольку многие полимеры легче воды, это всё смывается в океан. С 2005 года загрязнённость океана полимерными отходами выросла примерно в пять раз. Образовались громадные острова полимерного мусора, с которыми непонятно, что делать», — объясняет академик и заведующий кафедрой физики полимеров и кристаллов МГУ им. Ломоносова Алексей Хохлов.
Считается, что самый вредный полимер для человека — полистирол. Чаще всего именно из него изготавливают одноразовую посуду. Когда полистирол оказывается на свалке, в результате его разложения образовывается токсичный стирол и попадает в окружающую среду. Этот токсин может стать причиной развития множества болезней, в том числе и рака.
Другая опасность — микропластик. Это частички пластмассы размером меньше двух миллиметров, которые загрязняют окружающую среду и не разлагаются. Микропастик распространяется по всей планете, его нашли даже в Антарктиде. Множество микропластика находится в воде, и на нём концентрируются вредные вещества. Микропластик едят рыбы, а потом люди употребляют мясо этих рыб. Есть гипотеза, что в будущем это может сказаться на здоровье человечества.
Новые экологичные технологии в изготовлении полимеров
Сегодня становятся популярными природные или «зелёные» полимеры. Они более «дружелюбные» к окружающей среде и человеку.
«Зелёные» полимеры — это композиты, которые объединяют в себе искусственные и природные полимеры, их сильные стороны. Например, современный текстиль уже почти полностью перешёл в «композитные» материалы. Это значит, что одежда создаётся одновременно из натуральных и синтетических волокон и сочетает положительные свойства и тех и других.
Ещё один современный экологичный полимер — прозрачное дерево. Этот материал получают из тонких волокон дерева, которые заливаются эпоксидной смолой. В результате получается лёгкий, прочный, а главное экологичный материал. Он способен удерживать тепло, не бликует на свету и его крайне сложно разбить или сломать.
Английская компания Polythene UK начала создавать упаковку для продуктов на растительной основе. Они используют компостируемый полиэтилен на основе крахмала. Это экологичная упаковка, которую не нужно перерабатывать, она полностью разлагается за несколько лет без вреда для природы.
Существует и биополиэтилен. Его научились делать в Бразилии из сахарного тростника. Нефтехимический концерн Braskem собирает злаки, а потом перерабатывает их в сок, который дистиллируют и получают этанол, который затем преобразуют в этилен и в полиэтилен.
Факт
Понятие полимеры также проникло в массовую культуру. Например, в компьютерной игре Atomic Heart один из персонажей, учёный Дмитрий Сеченов, открыл очень податливый органический полимер, который стали использовать в производстве продвинутых роботов. Этих андроидов альтернативный СССР продаёт другим странам, даже не особо дружественным. Также в игре есть атрибут: говорящая перчатка из полимерного вещества, в которую встроен искусственный интеллект. Она помогает герою игры взаимодействовать с окружающим миром и наделяет его сверхспособностями.
Мем про полимеры
Полимеры даже стали главными героями мема.
«Просрали все полимеры» — это фраза из эмоциональной записи совещания сотрудников Череповецкого металлургического комбината. В 2005 году в Сеть попала запись совещания под руководством Андрея Барабанцева, начальника цеха полимерных покрытий. Барабанцев не стеснялся в выражениях и отборной нецензурной лексикой отчитывал сотрудников за то, что те сильно затянули с оформлением документации на строительство нового цеха.
«Умники! Проектанты,***! Ваше место у палатки, бутылки собирать! Проектанты! Просрали все полимеры!» — орал начальник.
С тех пор выражение «просрали все полимеры» используют, чтобы описать срыв сроков или полную потерю надежды.