‘MUSE’: Polymermechanik mit Hilfe hochempfindlicher molekularer Kraftsensoren

• Antragsteller: Dr.-Ing. Eric Euchler; Professor Dr. Robert Göstl; Dr.-Ing. Khiêm Vu Ngoc
• Fachliche Zuordnung: Mechanik ; Angewandte Mechanik, Statik und Dynamik ; Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 492017525

Konventionelle mechanische Messungen des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens an natürlichen oder synthetischen Polymeren sind ungeeignet, das komplexe physikalisch-mechanische Verhalten polymerer Werkstoffe aufzuklären. In jüngster Vergangenheit haben sich jedoch durch bemerkenswerte Entwicklungen im Bereich experimenteller Untersuchungsmethoden sowie auf dem Gebiet der Mechanochemie neue Möglichkeiten eröffnet, mikrostrukturelle Änderungen und Schädigungen in Polymerwerkstoffen in Echtzeit zu analysieren. In diesem Projekt wird durch die Kombination von Experimenten mit externer bzw. interner Strahlung (Röntgenstreuung bzw. mechanochemisch induzierte Fluoreszenz im sichtbaren Bereich) sowie rechnerbasierter Analyse das mechanische Verhalten von Polymeren, insbesondere von Doppelnetzwerk-Hydrogelen, umfassend untersucht. Während die Röntgenstreuung Informationen zur räumlichen Verteilung von geschädigten Domänen in Polymeren liefern kann, sind die Fluoreszenzmessungen geeignet, eine direkte Korrelation zwischen der Intensität des emittierten Lichts und der Schädigungsentwicklung in Doppelnetzwerk-Hydrogelen herzustellen. Diese beiden Methoden werden nützliche Messdaten bereitstellen, um ein mikromechanisches Schädigungsmodell für Doppelnetzwerk-Hydrogele zu generieren, mit dem numerische Analysen durchgeführt werden können. Hierbei wird die physikalische Regulierungstheorie dabei helfen, die sich infolge des inkorrekt gestellten Problems ergebenden komplexen Berechnungen für das kontinuumsmechanische Schädigungsmodell zu verbessern. Die Ergebnisse der numerischen Simulationen werden durch umfassende experimentelle Untersuchungen mittels konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie (CLSM) und Kleinwinkel-Röntgenstreuung (SAXS) verifiziert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Kooperationspartner: Professor Antonio J. Gil, Ph.D.