کاربرد گسترده پلی کربنات (PC)، یک پلاستیک مهندسی با کارایی بالا، تصادفی نیست، اما از طراحی ساختاری مولکولی منحصر به فرد و مکانیسم انتقال انرژی ناشی میشود. درک اصل کار PC مستلزم شروع با ساختار شیمیایی آن، تجزیه و تحلیل واکنش ماده در شرایط تنش، گرما و نوری و در نتیجه آشکار کردن ماهیت فیزیکی خواص آن مانند استحکام بالا، شفافیت بالا و مقاومت در برابر ضربه است.
زنجیره مولکولی اصلی PC از واحدهای متناوب بیسفنول A و پیوندهای کربناته تشکیل شده است که یک شبکه سه بعدی- را تشکیل میدهد که استحکام و انعطافپذیری را با هم ترکیب میکند. ساختار حلقه بنزن بیسفنول A به زنجیره مولکولی استحکام بالایی می بخشد و از شکل ماده مانند "میله های فولادی" حمایت می کند. در حالی که پیوندهای کربناته (-O-CO-O-)، حاوی اتمهای قطبی اکسیژن، دارای درجه خاصی از آزادی چرخشی هستند و تغییر شکل را تحت نیروهای خارجی مانند "چشمهها" جذب میکنند. هنگامی که یک ماده تحت تاثیر قرار می گیرد، نیروی خارجی در ابتدا روی زنجیره های مولکولی اثر می گذارد. حلقههای بنزن سفت و سخت در برابر شکست موضعی مقاومت میکنند، در حالی که پیوندهای کربناته انعطافپذیر تنش را از طریق لغزش بخش زنجیره پراکنده میکنند و از انتشار سریع ترک جلوگیری میکنند. این فرآیند، نیروی ضربه متمرکز را به انرژی جنبشی حرارتی زنجیرههای مولکولی تبدیل میکند، بنابراین به یک اثر مقاومت در برابر ضربه "نرم-در برابر-سخت" میرسد. آزمایشات نشان می دهد که قدرت ضربه کامپیوتر شخصی می تواند بیش از 200 برابر شیشه معمولی باشد، که نمود مستقیم این مکانیسم اتلاف انرژی است.
با توجه به خواص حرارتی، پایداری عملیاتی PC به تعادل بین نیروها و حرکت حرارتی بین زنجیرههای مولکولی بستگی دارد. در دمای اتاق، برهمکنش قطبی بین حلقههای بنزن و پیوندهای کربناتی، نیروهای قوی واندروالسی را تشکیل میدهد، حرکت آزاد زنجیرههای مولکولی را محدود میکند و به ماده دمای انتقال شیشهای بالا (تقریباً 145 درجه) میدهد و به آن اجازه میدهد تا دقت شکل را حتی در دماهای بالا حفظ کند. هنگامی که دما از نقطه انتقال شیشه ای بالاتر می رود، بخش های زنجیره مولکولی شروع به حرکت می کنند و مواد به تدریج نرم می شوند. با این حال، افزودن تثبیتکنندههای حرارتی میتواند این فرآیند را کند کرده و عملکرد قابل اعتماد را در برنامههای کاربردی مانند لوازم الکترونیکی و الکتریکی که مقاومت در برابر حرارت حیاتی است، تضمین کند.
از نظر خواص نوری، شفافیت بالای رایانه شخصی (گذر نور مرئی بیش از 90٪) از نظم ساختار مولکولی و کریستالی کم آن ناشی می شود. آرایش نامرتب زنجیرههای مولکولی PC، تشکیل نواحی متمایز کریستالی را دشوار میکند و رابطهای پراکندگی نور را کاهش میدهد. به طور همزمان، عدم وجود کروموفورهای مزدوج در زنجیرههای مولکولی منجر به جذب بسیار کم نور مرئی میشود که به نور اجازه میدهد با جذب تقریباً{3}}بدون تلف از ماده عبور کند. این ویژگی آن را به گزینه ای ایده آل برای لنزهای نوری، ماسک های محافظ و سایر کاربردها تبدیل می کند.
به طور خلاصه، اصل کار PC اساساً نقشهبرداری دقیقی از «خروجی عملکرد طراحی ساختاری -» است: دستیابی به پیشرفتهایی در خواص مکانیکی از طریق یک پیکربندی زنجیره مولکولی انعطافپذیر و در عین حال صلب، کنترل پایداری حرارتی از طریق نیروهای بین مولکولی، و اطمینان از شفافیت نوری از طریق کریستالینیت کم و عدم وجود کریستالینیت کم رنگ. این عملکرد چند بعدی{2}}هم افزایی، موقعیت اصلی رایانه شخصی را در زمینه مهندسی پلاستیک ایجاد می کند.