Carl Klason, Polymera material

Ämnet omfattar fysikaliska och tekniska aspekter rörande polymera materials och polymer­baserade kompositers bearbetning, egenskaper och användning. Denna breda ämnesförklaring kan behöva ett förtydligande, och det kan vara på sin plats att börja med en tolkning av ordet polymer. Ordet polymer kommer av grekiska poly som betyder många och meros som betyder enhet eller byggsten. Ett annat ord för polymer är makro­molekyl, som mer exakt anger vad det är fråga om.

Polymerernas uppbyggnad och det förhållandet att de består av jättelika molekyler förstod man inte förrän långt efter att man börjat använda materialen i industriell skala vid seklets början. Det stora klivet framåt kom något senare i och med Hermann Staudingers arbeten kring 1920. Staudinger visade att polymerer var makro­molekyler, och man förstod nu hur man ur lågmolekylära molekyler, monomerer, kunde syntetisera polymerer. Det riktiga genombrottet för polymer­industrin kom under 50-talet. Då presenterade Julio Natta och Karl Ziegler, sedermera liksom Staudinger Nobelpristagare, en metod att via katalysatorer syntetisera polymerer med en bestämd struktur. Man kunde härigenom framställa material med förutsägbara egenskaper. De moderna plast- och gummi­materialen utvecklas nu i rask takt.

Plast- och gummi­materialen har både genom sin säregna kombination av egenskaper och snabba utveckling inte bara blivit alternativ till andra materialtyper utan även konkurrenter till dessa. För att rätt kunna utnyttja polymera material som konstruktions­material ställs krav på stor material- och process­kännedom hos dagens konstruktörer och den polymer­bearbetande industrin. Forskningen vid institutionen för polymera material riktar sig därför mot två olika industri­kategorier: den polymer­bearbetande industrin. Förenklat kan man säga att forskningen inriktar sig mot sambandet mellan polymerernas molekylära struktur, reologi, bearbetning och egenskaper. Reologi är läran om materials flyt­egenskaper, en av grund­stenarna i verksamheten, eftersom polymerer är i flytande form när de formas (bearbetas). Man strävar här mot en modellering, dvs en matematisk behandling och data­simulering av bearbetnings­processen för att förstå hur denna kan optimeras, och hur man kan utveckla mer rationella och miljö­anpassade processer. Modellering kräver kunskap om verkligheten, varför verksam­heten har ett utpräglat experimentellt inslag.


Exempel på hur man lyckats belägga ytterst tunna arneringsfibrer, så kallade nålkristaller, med ena polymerfasen av en polymerblandning. Trots sin ringa halt bildar den en kontinuerlig fas, vilket förbättrar kompositens brottseghet.

Ett annat centralt inslag i verksamheten är att förstå mekanismerna bakom polymera materials tidsberoende mekaniska egenskaper. Materialen åldras, och det är ganska lätt att föreställa sig, att den plast­användande industrin har nytta av att få ökad kunskap om detta vitala fenomen för en plastdetalj, som kanske har en livsviktig funktion i en konstruktion, exempelvis i ett bil­bältes­lås. Ett annat forsknings­område är att förstå hur man kan styra och kontrollera morfologin hos en blandning av olika polymerer för att få material med bättre egenskaps­profil än vad enskilda material kan uppvisa var för sig. Ytterst är det fråga om att kunna styra gräns­skiktets egenskaper hos dessa polymer­legeringar, en frågeställning som även är aktuell för fiber­­armerade plaster, de så kallade komponisterna, vars egenskaper styrs av samverkan mellan de armerande fibrerna och det samman­hållande plast­materialet.


Vid Chalmers pågår forskning med syfte att framställa miljöanpassade plastprodukter som kan recirkuleras.

En verksamhet som ligger i tiden är att ägna sig åt frågor kring plast­­­återvinning. Enbart i Västeuropa produceras 11,5 miljoner ton plast­avfall per år, och forskningen kring hanteringen av detta avfall och hur det skall kunna minskas eller konverteras till nya produkter är ett exempel på tvär­vetenskaplighet i institutionens forsknings­verksamhet.

(Texten publicerades 1993 i skriften Ny kunskap.)