PopSciでは、科学技術における最新のイノベーションに焦点を当てています。しかし、プラスチックなどの類似素材の研究であるポリマー科学における過去のイノベーションの多くは、今でも価値があり、評価に値します。それらは人命を救い、赤ちゃんを濡れから守り、巨大なサメの観察水槽を可能にしました。ケブラーのように、商標名が製品全体を表すようになったものもあれば、知られていないものもあります。ここでは、最も重要な素材のいくつかと、科学者がそれらをどのように設計し、その魔法のような効果を発揮させたのかを垣間見てみましょう。
PMMA
用途: ルーサイト、義歯、水槽の窓
開発年: 1877年
ポリメチルメタクリレートは非常に用途の広いポリマーです。透明なプラスチックの塊を見かけたら、おそらくPMMAでしょう。1930年代にドイツで初めて商品化され、今では透明で丈夫な素材が必要なあらゆる場所で見かけます。例えば、行きつけの酒屋の防弾ガラスや、モントレーベイ水族館の巨大なサメの水槽などです。しかし、私が最も気に入っているPMMAの用途は、いわゆる「凍った稲妻」、またはリヒテンベルク像彫刻です。簡単に言うと、PMMAの塊を電子加速器に入れ、プラスチックに約200万ボルトの電荷が加わるまで電子を照射します。次に、プラスチックの側面にワイヤーを少し当てると、稲妻が透明なプラスチックに軌跡を刻む様子を見ることができます。
超吸収体
用途: おむつ
開発年代: 1960年代
昔、おむつは布で作られていました。多くの場合、布おむつには天然の吸収繊維の塊が詰められていました。その後、1960年代にポリマー科学者たちは、ポリアクリル酸のようなハイドロゲルを作り、それが自重の数倍もの水を吸収できることを発見しました。それから約20年かかりましたが、1980年代半ばにポリマー超吸収体がおむつに初めて採用されました。超吸収体は、時に（必ずしもそうとは限りませんが）高分子電解質、つまりポリマー鎖の側鎖が正または負に帯電している物質です。これにより、鎖は水などの極性液体と結合しやすくなります。
ケブラーとノーメックス
用途: 防弾チョッキと耐火衣類
開発時期: 1960年代初頭 (ノーメックス)、1965年 (ケブラー)
ケブラーとノーメックスは、アラミド（芳香族ポリアミド）と呼ばれる化合物群に属する2つのポリマーです。アラミドは特に強い化学結合を有し、材料科学者はその強さを利用して、ポリマーから耐衝撃性および耐火性繊維を製造しています。例えば、ケブラー繊維は、紡糸時にすべてのポリマー鎖が互いに隣接して整列するため、非常に強度が高くなります。ノーメックスはポリマー鎖にわずかなねじれがあるため、繊維は完全に整列することができず、わずかに強度が弱くなります。どちらも比較的耐火性が高いですが、ケブラーの強度は銃弾をも防ぐことができます。防弾チョッキに加えて、ケブラーはスネアドラムのヘッドにも使用されています。ノーメックスは消防士の防護服にも使用されています。
ポリスチレン
用途: シュリンキーディンクス
開発年: 1839年
シュリンキーディンクは最高です。プラスチックの細長い板に色を塗ってオーブンに入れると、勝手に折りたたまれる様子を見ることができます。この雨の日用のアイテムは、発泡スチロールのコップと同じポリマー、ポリスチレンでできています。ポリスチレンは1931年にドイツで初めて商品化されました (米国では1954年まで発泡スチロールは開発されていませんでした)。非常に用途の広いポリマーで、年間何百万トンも生産されています。シュリンキーディンクは、融点に近い状態で圧縮され平らにされたポリスチレンのシートから始まります。これにより、ポリマー鎖が強制的に引き伸ばされて整列します。シートが冷えると、ポリマー鎖はその場で固まります (スリンキーを伸ばして持つのを想像してください)。シュリンキーディンクをオーブンに入れると、ポリマーシートが温まり、ポリマー鎖が動き始めます。十分に加熱されると、すべてのポリマー鎖が巻き戻り、ポリマーシートが縮みます。まるでスリンキーが手を離すと自然に縮むように。ノースウェスタン大学の科学者たちは最近、この特性を利用してナノパターン化された表面を作製しました。構造を極めて高密度にするために、彼らは引き伸ばしたポリスチレンを使用し、表面にドットを印刷しました。そして、シートを加熱するとシートが収縮し、非常に高密度のドット配列が作られました。
