Mechanische Eigenschaften teilkristalliner Polymere: Grundlagen in mikroskopischer Struktur und molekularer Dynamik

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Thurn-Albrecht
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und Theoretische Polymerphysik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 469196131

Das charakteristische morphologische Merkmal teilkristalliner Polymere ist eine Zweiphasenstruktur aus dünnen lamellaren Kristallen und ungeordneten amorphen Zwischenschichten. Verbindende Kettenelemente und Verschlaufungen führen zu einer mechanischen Kopplung benachbarter Kristallite. Für viele Polymere existieren in den Kristalliten mobile Konformationsdefekte, die zu einer gewissen Mobilität der Ketten im Kristall führen. Die mechanischen Eigenschaften teilkristalliner Polymere sind komplex und eng verknüpft mit der teilkristallinen Morphologie. Während der kristalline Anteil verantwortlich ist für die hohe Steifigkeit im Bereich kleiner Deformationen, werden für mittelgroße Deformation plastische Verformung und Fibrillierung sowie für große Deformationen eine Verfestigung beobachtet. Letztere wird verursacht durch das von den Kristalliten fixierte Verschlaufungsnetzwerk. Aufbauend auf jüngst erzielten Fortschritten in Charakterisierung und Verständnis der teilkristallinen Morphologie sowie der oben erwähnten intrakristallinen Kettendynamik, ist es das Ziel des Projekts, die Beziehung zwischen Morphologie und molekularer Dynamik auf der einen Seite und den mechanischen Eigenschaften auf der anderen Seite auf quantitative Weise zu untersuchen. Zu diesem Zweck werden wir Röntgenstreuuntersuchungen zur Strukturanalyse kombinieren mit mechanischen Experimenten in Zug-Dehnungsgeometrie als auch in Kompression. Experimente mit konstanter Deformationsrate werden ergänzt durch Spannungsrelaxations- und Kriechexperimente für eine Reihe von Modellproben mit unterschiedlicher Struktur und molekularer Dynamik sowie einiger gängiger kommerzieller teilkristalliner Polymere.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Großgeräte: Material-Prüfmaschine
• Gerätegruppe: 2900 Statische und quasistatische Prüfmaschinen und -anlagen
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartner: Professor Dr. Yongfeng Men