Computersimulationen zu höherfunktionalen Vernetzungspunkten und Füllstoffen in polymeren Netzwerken

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Kreitmeier
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung von 2002 bis 2005
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5360082

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll ein Computerprogramm zur Simulation von höherfunktionalen Netzpunkten und Füllstoffen in polymeren Netzwerken erstellt werden. Damit soll der Einfluß der Netzpunkte auf Topologie und Deformationseigenschaften der Netzwerke in Simulationen charakterisiert werden. Zunächst werden dazu vergleichende Studien zur Beweglichkeit höherfunktionaler Vernetzungspunkte auf einem dreidimensionalen Gitter und in einer kontinuierlichen Simulation durchgeführt. Ziel dieser Studien ist es, eine sinnvolle Anpassung der Simulation auf einem Gitter für höherfunktionale Netzpunkte zu finden, ohne dabei deren Beweglichkeit einzuschränken. Mit dieser Modifikation sollen anschließend unimodale Netzwerke mit unterschiedlich funktionalen Netzpunkten unter Verwendung des BondFluktuations-Algorithmus generiert werden. Um die Funktion der Netzpunkte in einem Netzwerk verstehen zu können, ist es zum einen nötig, die Topologie des Netzwerkes zu charakterisieren. Das algebraische HOMFLY-Polynom aus der Knotentheorie bildet dabei die Grundlage dieser Analyse. Zum anderen werden weitere Parameter wie Orientierung und Strangbildung von Segmenten, sowie eine Analyse von Inhomogenitäten des Netzwerkes durchgeführt. Quellen und künstliches Durchdringen zur Auflösung der Verschlaufungen ergänzen die Möglichkeiten zur Analyse der Verschlaufungseinflüsse. In einem zweiten Schritt werden Netzwerke mit Füllstoffen als zusätzliche höherfunktionale Netzpunkte generiert. Dazu wird wieder eine vorausgehende Studie zur Beweglichkeit der Füllstoffe durchgeführt, die eine Bewegung dieser großen Partikel in der betreffenden Zeitskala sowohl im Gitter wie auch im kontinuierlichen Raum ermöglicht. Ziel ist es, Simulationen von Ruß-Kautschukmischungen zu ermöglichen, und damit weiteren Einblick in die verstärkende Wirkung aktiver Füllstoffe bei der Deformation polymerer Netzwerke zu gewinnen. Eine uniaxiale Deformation der Netzwerke soll in beiden Fällen vor allem zur Beschreibung der elastischen Wirkungsweise unterschiedlich funktionaler Netzpunkte in einem Netzwerk dienen. Dabei wird insbesondere der Einfluß der Funktionalität und des Füllstoffvolumens auf das Deformationsverhalten untersucht. Diese Untersuchungen bilden den Abschluß des Forschungsvorhabens.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen