Synthese und ortsaufgelöste Analyse der Quelldynamik von steuerbaren, strukturierten Hydrogelen: Neue Materialien für Mikro- und Nanosensorik sowie Aktorik

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Das Projekt behandelt Synthese, Charakterisierung und Design stimuli-empfindlicher Hydrogele im Hinblick auf mögliche Verwendungen als Sensoren und Aktuatoren im Makro- und Mikromaßstab. Hierzu werden Synthese und komplementäre Untersuchungsmethoden zeitnah eingesetzt, um über die Identifikation von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen die Herstellung von intelligenten Materia-lien mit ¿optimiertem¿ vordefinierten Verhalten zu realisieren und vom Makro- auf den Mikromaßstab zu übertragen. Der Schwerpunkt liegt auf der reproduzierbaren Herstellung hochreiner Na-Polyacrylat-Hydrogele unter systematischer Variation von Parametern wie Vernetzertyp, Ladungs-dichte und Ionenstärke. Die Charakterisierung erfolgt zunächst mittels klassischer Verfahren (me-chanisch, gravimetrisch, REM, AFM, Impedanz- und NMR-Spektroskopie). Parallel dazu werden Methoden weiterentwickelt, welche räumlich aufgelöste Informationen über die Gelmatrix gestatten. Dies sind zum einen neuartige Plattformen auf der Basis des Feldeffekts, wie kapazitive Elektrolyt-Isolator-Silizium-Strukturen (EIS) und lichtadressierbare potentiometrische Sensoren (LAPS). Zum anderen soll durch die Kombination von NMR-Relaxometrie und -Diffusometrie mit bildgebenden Verfahren ein detaillierteres Verständnis der strukturellen und dynamischen Eigenschaften der Hydrogele erarbeitet werden, das zur Visualisierung makroskopischer Strukturen eingesetzt wird.