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Projekt
Synthese von multifunktionalen Hybridmaterialien: Einstellen der mechanischen und magnetischen Eigenschaften von Hydrogelen
Antragstellerin
Dr. Birgit Hankiewicz
Fachliche Zuordnung
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
Förderung
Förderung von 2015 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 283338977
Ferrogele kombinieren die Eigenschaften einer Gel- bzw. Polymermatrix mit den magnetischen Eigenschaften eines Ferrofluids. Dabei kann als Matrix ein Hydrogel genutzt werden, welches Wasser einlagern kann. Da viele Hydrogele auf externe Stimuli, wie Temperatur, pH oder Licht reagieren, wird diese Gelklasse auch als responsive Hydrogele bezeichnet. In Kombination mit magnetischen Nanopartikeln können diese Hybridgele bspw. mittels eines magnetischen Wechselfeldes erhitzt werden, und somit können - in Kombination mit einer thermoresponsiven Matrix - die Geleigenschaften über das Magnetfeld eingestellt werden. In der letzten Antragsperiode wird der Schwerpunkt einerseits auf der Herstellung der magnetischen Hydrogele als Mikro- und Makrogele und andererseits deren Charakterisierung, insbesondere unter dem Einfluss eines magnetischen Feldes und dessen Auswirkung auf die Matrix, liegen.Für solche multiresponsiven Hydrogele ist je nach Anwendung die richtige Wahl der magnetischen Partikel entscheidend. Dazu sollen Mikro- und Makrogele aus poly-N-isopropylacrylamid mit magnetischen Kernen aus Magnetit und auch Kobaltferrit hergestellt werden. Mittels dynamischer Lichtstreuung soll das temperaturabhängige Verhalten der Mikrogelpartikel untersucht werden. Darüber hinaus sollen ihre magnetischen Eigenschaften, wie die Magnetisierung und ihr Relaxationsverhalten, bestimmt werden. Dabei sollen, insbesondere bei den hartmagnetischen Kernen, um die magnetischen Partikel durch Ätzen Hohlräume erzeugt werden, um so die Rotationsfreiheit der Kerne zu gewährleisten. Dies sollte es ermöglichen, beim Anlegen eines magnetischen Wechselfeldes das Makrogel über Induktion aufzuheizen, sodass ein Übergang zum kollabierten Zustand stattfinden kann. Inwieweit die Kerne frei rotieren können soll hierbei näher untersucht werden. Zur besseren Kontrolle der (thermoresponsiven) Eigenschaften der Polymermatrix sollen andere Matrixmaterialien verwendet werden. Dabei soll in diesem Schritt auf eine kontrollierte radikalische Polymerisation umgestiegen werden. Mit dieser Methode kann eine sehr dünne Polymerschicht auf die Oberfläche der Partikel aufgebracht werden, die sehr einheitlich ist. Bei einer späteren Quervernetzung zum Makrogel sind auf diese Weise geordnete Matrizes mit höherem Gehalt an magnetischen Kernen denkbar. Die magnetischen Eigenschaften des Kerns (Form, Größe, Material) und die der Gelmatrix können so optimal aufeinander eingestellt werden, um die mechanischen Eigenschaften der Matrix mit einem Magnetfeld zu ändern.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
