Polymere sind makromolekulare Stoffe, die aus der kovalenten Verknüpfung vieler gleichartiger oder ähnlicher Wiederholeinheiten (Monomere) bestehen. Ihre Eigenschaften werden wesentlich durch chemische Struktur (Art der Monomere, funktionelle Gruppen), Architektur (linear, verzweigt, vernetzt), Molmassenverteilung und Morphologie (amorph, teilkristallin) bestimmt.

Grundlegend wird zwischen Thermoplasten, Duroplasten und Elastomeren unterschieden. Thermoplaste sind schmelzbar und schweißbar, Duroplaste besitzen ein dreidimensional vernetztes, unlösbares und nicht schmelzbares Netzwerk, Elastomere zeigen reversible, große elastische Deformationen. Auf molekularer Ebene sind Glasübergangstemperatur, Schmelztemperatur und Kristallinität entscheidende Parameter für mechanische und thermische Performance.

Polymere können petrochemischen oder biogenen Ursprungs sein. Biopolymere (z. B. Chitosan) und biologisch abbaubare Polymere wie Polymilchsäure (PLA) gewinnen insbesondere in Medizin- und Verpackungsanwendungen an Bedeutung. Funktionalisierte Systeme wie leitfähige Polymere erweitern den Einsatz in Elektronik, Sensorik und Aktorik.

In Verbundwerkstoffen dienen Polymere häufig als polymeres Matrixmaterial, das Fasern oder Partikel einbettet und Lasten überträgt. Spezifische Klassen wie Epoxidharze bilden hochvernetzte Matrizes mit hoher Steifigkeit und chemischer Beständigkeit. Photopolymere härten unter Lichtinitiation aus und sind essenziell für Beschichtungen und additive Fertigung.

Die Werkstoffentwicklung zielt auf ein gezieltes Eigenschaftsdesign durch Copolymerisation, Füllstoffe, Weichmacher und Vernetzungssysteme, wobei Struktur‑Eigenschafts‑Beziehungen und Degradationsmechanismen präzise verstanden und modelliert werden müssen.