Fließkinetik und Kettendynamik von Polymeren in hochorientierten, nanoporösen Materialien

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In diesem Projekt sollen die Änderungen polymertypischer Bewegungsprozesse untersucht werden, die durch die Einschränkung in nanometergroßen Poren auftreten. Dazu sollen sowohl die Füllkinetik von Polymeren in zylindrische Nanoporen als auch Relaxationsprozesse der Polymere in den gefüllten Nanoporen untersucht werden. Die bisher in der Literatur dazu diskutierten experimentellen und theoretischen Ergebnisse liefern kein allgemein geschlossenes Bild für die Polymerdynamik in Nanoporen. Für die Experimente sollen zwei verschiedene nanoporöse Materialien eingesetzt werden: ionenspurgeätztes Polycarbonat einerseits und nanoporöses Aluminiumoxid andererseits. Beide zeichnen sich dadurch aus, dass die Poren streng parallel und senkrecht zur Membranoberfläche verlaufen. Der Porenradius wird im Herstellungsprozess definiert. Das Polycarbonat besitzt eine niedrigere Oberflächenspannung als das anorganische Aluminiumoxid. Damit wird eine systematische Variation der Polymer-Wandwechselwirkung möglich. In diese nanoporösen Materialien sollen verschiedene Polymere, hydrophile und hydrophobe Homopolymere, Diblock-Copolymere und niedermolekulare Flüssigkeiten gefüllt werden. Mittels zeitaufgelösten in situ SAXS-Messungen des Füllprozesses soll die Füllkinetik quantitativ untersucht werden. Die Polymerdynamik wird mit dielektrischer Spektroskopie beobachtet. Dabei werden kooperative und lokale Moden sowie insbesondere die Normalmode untersucht, um Relaxationsprozesse auf unterschiedlichen Längenskalen zu charakterisieren. Ziel des Projektes ist die Identifizierung der Parameter, die wesentlich sind, für die in der räumlichen Einschränkung auftretenden Abweichungen vom Volumenverhalten. Der Zusammenhang zwischen der Polymerdynamik, dem im a-Prozess auftretenden Glasübergang und dem Fließverhalten soll aufgeklärt werden.