Grundlagen eines molekularen Verständnisses der Thermodynamik, Struktur und Dynamik supramolekularer Polymerschmelzen und Netzwerke

• Antragstellerin: Dr. Ana Brás
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und Theoretische Polymerphysik ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Polymermaterialien
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 284072869

Ziel des Projektes ist das grundlegende, molekulare Verständnis der Struktur und Dynamik supramolekularer Polymerschmelzen und Polymer-Netzwerke, die auf Wechselwirkung von Wasserstoffbrückenbindungen (H-Bindung) basieren. Die dabei zu berücksichtigenden Hauptaspekte sind (1) Lokale Dynamik auf Ebene der Wasserstoffverbindungsgruppen als Grundelement des Systems (2) Das Assoziationsverhalten in einer Mischung mit Oligomeren welche einen vereinfachten experimentellen Zugang zur Struktur und Dynamik der Polymerketten erlaubt und zusätzliche Hinweise auf das Verhalten in der Schmelze liefert (3) Struktur der Polymerschmelze sowie globale und segmentale Dynamik der supramolekularen Polymere (4) Formierung von Netzwerken und zugehörige makroskopische Charakterisierung. Die Untersuchungen werden mit einer Kombination verschiedener experimenteller Techniken durchgeführt, u.a. Neutronenstreuexperimente zur mikroskopischen Beschreibung, Feldgradienten-Kernspin-Magnetresonanz (PFG-NMR) zum Verständnis auf mesoskopischer Ebene sowie Dielektrische Breitbandspektroskopie (BDS), Rheologie und Differential-Scanning-Kalorimetrie (DSC) zur makroskopischen Charakterisierung.Eine Hauptmotivation dieser Arbeit besteht darin, makroskopische Eigenschaften wie die Festigkeit der Polymere, ihre Viskosität und ihre Fließeigenschaften durch mikroskpopische Untersuchungen der molekularen Struktur und Dynamik, zu erklären und miteinander zu verknüpfen. Die experimentellen Resultate stellen dabei auch eine wertvolle Grundlage für Computersimulationen dar, die Gegenstand eines parallel eingereichten Forschungsantrag von Prof. Wolfgang Paul sind. Diese Arbeiten liefern ihrerseits mechanistisch-molekularen Input zur Interpretation der Experimente.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen