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Polymere in magnetischen Hochfeld-Pulsen

Initiierung chemischer Reaktionen in Polymer-Polymer-Grenzschichten

Die Entwicklung neuer polymerer Verbundwerkstoffe beruht maßgeblich auf Kenntnissen der Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Werkstoffmaterialien innerhalb der Grenzschichten. Voraussetzung für eine stabile Kompositerzeugung ist, eine dauerhafte Verbindung zwischen den verschiedenen Polymermaterialien. Chemische, besonders kovalente Bindungen, aber auch physikalische Wechselwirkungen bewirken eine dauerhafte Adhäsion und belastbare Verbindung.

Forschungsziel ist die Erzeugung einer festen Verbindung zwischen zwei oder mehreren Polymeren durch die Initiierung von chemischen Kopplungsreaktionen.
Mit Hilfe von Metallpartikeln, die in die Grenzschicht der zu verschweißenden Polymere platziert und sehr kurzen magnetischen Hochfeld-Pulsen ausgesetzt werden, erreicht man ein lokales Erwärmen der Grenzschicht durch induzierte Wirbelströme. Bei Überschreitung der Aktivierungsenergie wird die Bildung kovalenter Bindungen zwischen den Polymeren angeregt. Eine thermische Belastung der Bulk-Polymere bleibt im Prozess gering, da sich nur die Grenzschicht lokal aufwärmt.

Abb. Prinzip der Magnetpuls-gesteuerten Kopplung im Polymersystem Polycarbonat / Polyvinylamin.


Reaktives Verschweißen von Polymermaterialien – Neue Materialkombinationen

Unsere Forschungsarbeiten zielen auf die Entwicklung mechanisch stabiler Werkstoffe mit biokompatiblen Eigenschaften ab. Damit können sich neue Anwendungsfelder der „Individualisierten Medizin“ (Personalized Medicine).
Am Beispiel der Verbindung von Polycarbonat mit Polyvinylamin kann ein Hochleistungssystem gezeigt werden, dass sowohl für neue Endoprothesen, als auch künstliche Gefäße getestet wird. 

Kooperationspartner

  • Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Hochfeld Magnet-Labor
  • Technische Universität Dresden, Medizinische Fakultät Carl Gustav Carus, Klinisches Sensoring und Monitoring
  • Universität Vilnius, Litauen, Institut für Allgemeine Physik und Spektroskopie