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„Kalte“ Grenzschichtreaktionen

Wechselwirkungsarmer Transfer von Energie ins Innere des Materials. Initiierung chemischer Reaktionen. Verarbeitungsprozesse ohne Erhitzung des Bulkvolumens. Verarbeitung von Bio- bzw. nachwachsenden Makromolekülen. Kein materialklassenabhängiger Schrumpf nach Kopplung.

Biopolymere bzw. Biopolymer-Komposite sind aus Sicht der Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit den aus fossilen Rohstoffen hergestellten Polymermaterialien vorzuziehen. Beim Einsatz vom Kompositen oder Hybridbauweise tragen die Grenzschichten entscheidend zu den Materialeigenschaften bei. Ein gezieltes Grenzflächenengineering und leistungsfähige Analyse-methoden werden benötigt.

Bei thermisch nicht stabilen oder hydrathüllenstabilisierten Biopolymeren ist ein konventioneller Verarbeitungsprozess bei hohen Temperaturen ausgeschlossen. Die Erwärmung des Bulkvolumens zur Verarbeitung bewirkt eine irreversible Zerstörung der molekularen Strukturen. Stattdessen muss es Ziel sein, die Verarbeitungsenergie gezielt in die Grenzflächen einzutragen. Ohne Wechselwirkung mit dem Bulkmaterial treten unerwünschte Prozesse wie Verfärbung, Schrumpf oder Kettenabbau nicht auf.

Entwicklung von Verfahren zur „kalten“ Grenzschichtreaktion.

Chemische Kopplung in magnetischen Hochfeldern

Magnetische Hochfelder mit Feldstärken von bis zu 70 T und werden niederfrequent für den Energieeintrag in die Grenzschichten genutzt.

Anwendung, z.B. chemische Bonding/Debonding von thermolabilen Materialien, wie Hydrogelen oder Biopolymeren auch als Festphasen-Umsetzungen

Hochfrequenz-Felder zur Initiierung chemischer Reaktionen

Werden elektromagnetische Transducer in der Grenzschicht plaziert, kann eine lokal begrenzte Energieabsorption eines elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes erreicht werden.

Anwendung, z.B. chemische Grenzschichtreaktion, Kettenspaltung erzeugt eine zweite innere Phase, Kettenwachstum -  Vernetzung von Biopolymeren an s-l- Grenzflächen im wässrigen System (Energieeintrag im Terahertz-Frequenzbereich)

Abb.
A) Chemische Reaktionen initiieren
B) Schema zum grenzschichtverstärkten optischen Effekt
C) Molekulare Grenzschichtanalytik