Фізіка палімераў

**Фізіка палімераў** - раздзел фізікі, які вывучае будову і фізічныя ўласцівасці палімераў, тэрмадынаміку апошніх і іх раствораў, макрамалекул і палімерных сетак, рэлаксацыйныя з’явы (механічная, электрычная і магнітная рэлаксацыя).

## Важныя паняцці 
* Палімер
* Макрамалекула
* Глобул
* Эфект Кера
* Сегмент Куна і персістентная даўжыня
* Вязкапругкасць

## Гісторыя 
У XIX стагоддзе навукоўцы ўсё яшчэ прытрымліваліся думкі, што палімеры - параўнальна простыя па сваёй структуры злучэння, тлумачачы іх ўласцівасці ізамерызмам.

У 1858 годзе Карл Вільгельм фон Негелі прапанаваў міцеллярную тэорыю палімераў, згодна з якой вялікія малекулы ёсць сукупнасць малых малекул, якія ўтрымліваюцца разам слабымі межмолекулярных сіламі. Фізікі і хімікі таго часу былі ўпэўненыя ў тым, што вельмі вялікія злучэнні павінны валодаць зніжанай малекулярнай арганізацыяй і падлягаюць самораспаду.

У 1920 год Штаудзінгер стварыў   цэласную макромолекулярном тэорыю будынка палімераў - доўга-цепочечных малекул, якія складаюцца з невялікага ліку дзясяткі і сотні разоў паўтаральных злучэнняў. Ён сцвярджаў, што малекула натуральнага каўчуку (палімер) - гэта сапраўдная ўстойлівая малекула, якая складаецца з ланцуга звёнаў, якія ўтрымліваюцца разам з дапамогай простых сувязяў, і якая змяшчае тысячы атамаў.

Прытрымліваючыся таго меркавання, што макрамалекулы - жорсткія стрыжні, Штаудзінгер раскрытыкаваў эксперыментальныя доказы, сабраныя Германам Фрэнсісам Маркам і Ф. Эйрыха, якія паказвалі на тое, што палімеры магу існаваць у выглядзе гнуткіх ланцугоў, так і ў выглядзе міцелопадобных звязкаў. Пасля  Г. Ф. Марк і Курт Майер ўвялі канцэпцыю гнуткіх ланцугоў.

Першым навукоўцам, ужыўшы метад статыстычнай механікі для палімераў, стаў швейцарскі фізік Вернер Кун, а неўзабаве яго ўжылі Герман Фрэнсіс Марк і  у Вене. Яны даследавалі з’ява высокоэластычнасці. Аказалася, што высокоэластычнасць мае энтропійную прыроду: пры расцяжэнні палімернага ўзору складнікі яго ланцужныя макрамалекулы распростваюцца - энтрапія пры гэтым памяншаецца, тым самым свабодная энергія ўзору ўзрастае.

Пазней П. Флоры выявіў, што калі канфігурацыя малых малекул у растворы можа быць дакладна апісана з дапамогай імавернасна-статычнага падыходу, то пры вялікім памеры палімерных малекул гэты падыход становіцца ненадзейным. Сітуацыя цалкам змяняецца, калі тэмпература раствора паніжаецца да пэўнага значэння, якое вар'іруецца ў залежнасці ад тыпу палімера. Пры такіх значэння тэмпературы раствор мае ўласцівасці «ідэальнага» раствора. Флоры назваў такое значэнне тэмпературы θ-кропкай (тэта-кропкай).

## Статыстычная фізіка палімераў 
 
У канцы 60-х гадоў было высветлена, што некаторыя прынцыповыя праблемы біяфізікі могуць быць сфармуляваны як задачы фізікі макрамалекул, а таксама задачы статфізікі макрамалекул апынуліся цесна звязанымі з самымі актуальнымі агульнафізічнай праблемамі. Гэта прыцягнула да тэорыі палімераў ўвагу шэрагу найбуйнейшых фізікаў-тэарэтыкаў, перш за ўсё І. М. Ліфшыц, С. Ф. Эдвардса, П. Ж. дэ Жонка.
  
Ж. дэ Клуазо  і П. Ж. дэ Жонак выявілі прамую аналогію паміж зменай выгляду вадкіх крышталяў і фазавым пераходам металу ў звышправодны стан. Таксама дэ Жонак паказаў, што статыстыка адзіночнай доўгай палімернай ланцужкі ў добрым растваральніку эквівалентная статыстыцы магнетыка паблізу фазавага пераходу другога роду.

С. Эдвардс  (раней) і І. М. Ліфшыц  (незалежна і падрабязней) усталявалі матэматычную аналогію паміж статыстычнай механікай палімернай ланцужкі і квантавай механікай часціцы ў вонкавым патэнцыяльным полі. С. Эдвардс паказаў, што статыстычная сума па ўсіх магчымых контурах палімера ў прасторы можа быць вытлумачана па аналогіі з інтэгралам па траекторыях Фейнмана, Ліфшыц атрымаў для палімернай ланцугу аналаг ўраўненні Шредынгера . Пазней Ліфшыц і яго вучнямі А. Ю. Гросбергом і А. Р. Хахлова былі знойдзеныя выраз для конформаціонной энтрапіі палімернай ланцугу і класічныя вынікі для палімернай глобулы ў растворы.

У адной з работ І. М. Ліфшыц  гаворка ўпершыню зайшла аб тым, што ў адной палімернай малекуле могуць быць фазавыя пераходы. Упершыню стан флуктуірующего клубка і сціснутай глобулы былі зразуметыя як дзве розныя фазы.

## Практычнае прымяненне фізікі і фізхіміі палімераў 
Першыя распрацоўкі ў галіне палімераў былі звязаны з пераўтварэннем ўжо існуючых натуральных палімераў у больш зручныя прадукты. Чарлз Гудзьір у 1839 годзе вынайшаў спосаб перапрацоўкі натуральнага каўчуку і серы у вулканізаванай каўчук (гуму ), які не плавіцца летам і не замярзае зімой. Крысціян Шёнбейн ў 1846 года ператварыў бавоўна у нітрацэллюлозу, якая можа быць расчынена адмысловымі растваральнікамі і залітая ў форму. Яго праца была працягнута , які атрымаў цэлулоід - цвёрдую сумесь нітроцеллюлозы і камфоры, з якой можна было фарміраваць розныя вырабы. Такімі былі першыя спробы пашырыць спектр даступных у вытворчасці матэрыялаў.

## Літаратура 
**Дой М., Эдвардс С., Динамическая теория полимеров, 2-е изд., 1998г., стр.440
**Де Жен. П., Идеи скейлинга в физике полимеров, 1982г., стр.368
* *Бартенев Г. М., Френкель С. Я., Физика полимеров, 1990г., стр.433
**Strobl G.  R., The Physics of Polymers,https://books.google.ru/books?id=dWy9rrEsnFwC&printsec=frontcover&dq=The+Physics+of+Polymers&source=bl&ots=5qvccfwFk_&sig=a4KkWQ3jvMJUAeR--MMZ06SZqYI&hl=ru&ei=XCd0TLDaJ4aUOPrz8bII&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CBUQ6AEwAA#v=onepage&q&f=false, 2007г., стр.518*
**Morris P. J. T., Polymer Pioneers: A Popular History of the Science and Technology of Large Molecules, https://books.google.ru/books?id=GjtJfmxvSWgC&printsec=frontcover&dq=Morris,+Polymer+Pioneers:+A+Popular+History+of+the+Science+and+Technology+of+Large+Molecules&source=bl&ots=jb_2-VDP3O&sig=91mVQPKI2eTeQZUvwv0eZb1RoiI&hl=ru&ei=aSh0TOqTKY-TOJaCyaQI&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CBsQ6AEwAA#v=onepage&q&f=false, 2005г., стр.88''

## Каменарыі