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Polymere Netzwerke: Struktur, Theorie und Anwendung

Prof. Dr. Jens-Uwe Sommer
Prof. Dr. Gert Heinrich

Durch Vernetzungsprozesse werden Formstabilität und Festkörpereigenschaften, wie reversibles Deformations- und Quellungsverhalten, auf weiche Polymermaterialien übertragen.

Im Zusammenspiel mit strukturierenden Präparations- oder Selbstorganisationsprozessen werden Vernetzungsprozesse beispielsweise für die Stabilisierung von nanostrukturierten Materialien, zur Steuerung der Eigenschaften von Kompositmaterialien oder zur Erzeugung von Trägermaterialien in biologisch aktiven Systemen eingesetzt. Gequollene polymere Netzwerke (Gele) erlangen insbesondere für biomedizinische Anwendungen sowie bei Smart Materials für die Aktorik, Sensorik und Mikrofluidik/Mikrosystemtechnik eine zunehmende Bedeutung. Als Konstruktionswerkstoffe, unter anderem für energieeffiziente Leichtbau- und Mobilitätstechnologien, sind vernetzte Polymere in Form von elastomeren Werkstoffen und Werkstoffverbunden unverzichtbar.

Die Arbeiten zu polymeren Netzwerken am IPF zielen auf den Abbau von bestehenden Defiziten im Verständnis der Beziehungen zwischen molekularer und übermolekularer Struktur, der Topologie und den Eigenschaften in vernetzten Polymersystemen, vor allem solchen, die unter geometrischen Einschränkungen (z.B. Polymerfilme) oder in selbstorganisierten, mehrkomponentigen Polymersystemen gebildet werden. Über die Erarbeitung theoretischer und analytischer Modelle werden Grundlagen für neue Funktions- und Konstruktionswerkstoffe geschaffen, diese experimentell getestet und charakterisiert und für Anwendungen entsprechend weiterentwickelt. 

  • Weiterentwicklung theoretischer Modelle und Simulationsverfahren für vernetzte Polymere
  • Computersimulationen gestatten es Vernetzungsprozesse und Netzwerkstrukturen auf molekularer Ebene zu beobachten und unser theoretisches Verständnis thermodynamischer und dynamischer Eigenschaften zu verbessern
  • Entwicklung physikalisch einheitlicher theoretischer Grundlagen zum Struktur-Eigenschaftsbild von Funktions- und Hochleistungselastomeren unter besonderer Beachtung von Formänderungsprozessen
  • Erzeugung von Netzwerken und Gelen mit funktionalen Eigenschaften
  • Entwicklung sowie physikalische und anwendungsgerechte technologische Charakterisierung neuartiger elastomerer Komposite für Anwendungen in energieeffizienten Mobilitätstechnologien
 
Polymer networks: Structure, theory, and application
Polymere Netzwerke: Struktur, Theorie und Anwendung

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