Gas induced dilation of glassy polymers - experimental characterisation and Molecular Modelling

• Applicants: Dr. Martin Böhning; Dr. Matthias Heuchel
• Subject Area: Preparatory and Physical Chemistry of Polymers
• Term: from 2003 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5404800

Die durch Wechselwirkungen mit Gasmolekülen induzierten Veränderungen glasiger Polymere, die sich als Quellung, bzw. Weich- machung dieser Materialien manifestieren, beeinflussen die molekulare Beweglichkeit der Polymerketten sowie ihre amorphe Packungsstruktur. Dies kann drastische Auswirkungen auf anwendungsrelevante Eigenschaften haben, beispielsweise das Langzeitverhalten der Trennleistung von Gasseparationsmembranen bzw. die Stabilität und Zuverlässigkeit von Konstruktions- und Barrierematerialien. Außerdem wird eine zuverlässige Beschreibung derartiger Systeme mittels thermodynamischer bzw. phänomenologischer Modellansätze, wie sie für den Einsatz von Polymeren in den o.g. Anwendungsfeldern unerlässlich ist, erheblich erschwert. Im Rahmen dieses Projekts sollen diese Quellungs- und Wechselwirkungsphänomene mit experimentellen und parallel mit Methoden des detailliertatomistischen Molecular Modelling an denselben Systemen untersucht werden. Diese unmittelbare Verzahnung von Stofftransport- und Quellungsmessungen (BAM) und entsprechenden molekulardynamischen Computersimulationen (GKSS) eröffnet grundlegend neue Möglichkeiten einer eingehenden vergleichenden Analyse und Bewertung experimenteller Ergebnisse auf der Basis detailliert-atomistischer Modelle und kann entscheidende Ansätze zu einer verbesserten thermodynamischen Beschreibung liefern. Weiterhin erlaubt der unmittelbare Vergleich von Simulation und Experiment eine fundierte Bewertung des Potenzials der eingesetzten Modellingtechniken hinsichtlich der Beschreibung derartiger Polymer/Gas-Systeme und der Vorhersage ihrer Eigenschaften.

• DFG Programme: Research Grants