现代文明离不开化学、化学工程及化工产品，它们提供着各种各样的高性能材料，支撑着高科技产品的发展，在解决能源、环境、材料和信息等领域的卡脖子问题等方面发挥着重要作用。中国工程院院士、清华大学化学工程系教授金涌表示，现代社会的经济发展和全人类的衣、食、住、行都离不开化学和化工产品，化学与化学工程是高新科技的发端和支撑，其所支撑的泛化学工业在食品、制药、医用材料等人类健康支撑产业方面发挥着重大作用，是国民经济的脊梁。
科协频道推出“化学化工铸造未来”专栏，介绍近年来化学化工领域的研究工作和科技成果，展示化学化工的科技魅力。
有一个谜语，打一材料:“刚可擎巨栋，柔能伴枕眠。最是它绝缘，导电亦不难。出海护艇舰，航天保飞船。处处皆可见，亿吨每一年。”这想必难不倒你，谜底就是高分子。高分子材料已经渗透到了生活的方方面面，我们的衣食住行，都离不开高分子材料。
高分子是高分子化合物的简称，又叫大分子，相对分子质量高达几千到几百万。虽然高分子化合物的相对分子质量很大，但组成并不复杂，它们的分子往往都是由特定的被称为单体的结构单元，通过共价键多次重复连接而成。由单体经聚合反应而生成的高分子化合物又称为高聚物。以生产和使用量最大、结构最简单的聚乙烯为例，它的结构单元就是[CH₂CH₂]。当把乙烯单元中的一个氢原子替换成一个苯环，就得到了聚苯乙烯。
高分子种类繁多，按性能分类可把高分子分成塑料、橡胶和纤维三大类。按用途分类可分为通用高分子材料、工程高分子材料和功能高分子材料。塑料中的“四烯”(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯)，纤维中的“四纶”(锦纶、涤纶、腈纶和维纶)橡胶中的“四胶”(丁苯橡胶、顺丁橡胶异戊橡胶和乙丙橡胶)都是用途很广的高分子材料，为通用高分子。工程高分子材料是指具有特种性能(如耐高温、耐辐射等)的高分子材料，如聚甲醛、聚碳酸酯、聚芳酯、聚酰亚胺、聚芳醚、聚芳酰胺和含氟高分子、含硼高分子等，已广泛用作工程材料。常见的离子交换树脂、感光性高分子、仿生高分子、医用高分子、高分子药物、高分子试剂、高分子催化剂和生物高分子等都属功能高分子。
高分子的分子结构可以分为两种基本类型：线形结构和体形结构。线形结构的分子中，原子以共价键互相连接成一条很长的卷曲状的分子链。体形结构是分子链与分子链之间还有许多共价键交联起来，形成三维网络结构。此外，有些高分子是带有支链的，但也属于线形结构范畴。在线形结构高分子中有独立的大分子存在，在溶液中或在加热熔融状态下，大分子可以彼此分离开来，因而具有可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融。而在体形结构的高分子中则没有独立的大分子存在，故没有可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀。两种不同的结构，表现出相反的性能。
从分子结构上看，橡胶是线形结构或交联很少的网状结构的高分子，纤维也是线形的高分子，而塑料则两种结构的高分子都有。除了线形高分子，科学家还通过改变单体的连接方式，设计出了环形高分子、星形高分子、刷形高分子和树枝状高分子等。其中的树枝状高分子具有数十个到上百个末端基团，且均可作为功能化位点，可以用作药物载体治疗疾病。
高分子的性能也和聚集状态密切相关。高分子化合物几乎无挥发性，常温下常以固态或液态存在。固态高分子按其结构形态可分为晶态和非晶态。前者分子排列有规则而后者无规则。晶态高分子内部分子间的作用力较大，故其耐热性和机械强度都要高于非晶态的同种高分子。非晶态高分子则没有一定的熔点，耐热性能和机械强度都比晶态的低。
由于线形分子链很长，要使分子链间的每一部分都做有序排列是很困难的，因此通常线形高分子兼具晶态和非晶态两种结构。而体形结构的高分子，例如，酚醛塑料、环氧树脂等，由于分子链间有大量的交联不可能产生有序排列，因而都是非晶态的。
高分子材料在国防、航空、航天、信息、电子、医药等高技术领域有广泛的应用，而且在各种“黑科技”中，高分子也大放异彩。新材料是工程和技术的基础。今天，可以毫不夸张地说，几乎每一项新技术、新产品的发明都离不开材料。而高分子材料是结构最多样、性能最丰富、加工最容易、发展最迅速的一大类材料。我们耳闻目睹的各种黑科技，背后大都有高分子材料的身影。
“穷则变，变则通，通则久。”百变高分子，我们可以通过改变其单元的分子结构、单元的连接方式以及材料的聚集态结构，获得从软到硬、从绝缘到导电、从通用塑料到高性能工程塑料、从日常包装到功能应用的各种性能各异的高分子材料。因为变化多样，不拘一格，所以无所不能。高分子材料成功地改善了人们的生活，也推动着社会的进步。为高分子材料再添一种变化，就为美好未来再加一份可能。
