Dissipative Processes at Polymer Surfaces

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Das Reibungsverhalten zwischen funktionalisierten Oberflächen soll auf molekularer als auch makroskopischer Skala studiert werden, um zugrundeliegende Mechanismen aufzuklären und um Reibung gezielt zu manipulieren. Für eine systematische Untersuchung werden Modellsysteme verwendet, bei denen beide Kontaktflächen mittels Polymerbürsten in definierter Weise funktionalisiert werden. Hierbei spielt die Dissipation der Energie eine wichtige Rolle, die durch Glastemperatur der Komponenten, Kettenlänge, Pfropfdichte, Oberflächenrauhigkeit, Anpressdruck etc. beeinflusst wird. Die Kettenrelaxation, aber auch die lokale Geometrie werden wichtige Kenngrößen sein. Mit binären Polymerbürsten, bei denen sich wahlweise die eine oder andere Komponente sich an der Oberfläche befindet, ist eine Schaltung der Reibung denkbar. Reibung wird mit zunächst mit dem SFM/colloidal probe technique bei unterschiedlichen Krümmungsradien untersucht. Zur Bestimmung des Einflusses der lokalen molekularen Beweglichkeit werden Messungen bei unterschiedlichen Temperaturen und Schergeschwindigkeiten sowie mit gequollenen Bürsten durchgeführt. Durch vergleichende Messungen mit einem Nanomechanischen Analysator (Nano Indenter® G200, Fa. MTS Nano Instruments) werden die Oberflächen dynamisch-mechanisch charakterisiert und der Zusammenhang der mikroskopischen Untersuchungen zu makroskopisch messbarer Reibung hergestellt. Die Untersuchungen sollen zu einem besseren Verständnis der komplexen Reibungsvorgänge und schließlich einer Steuerung der Reibung durch gezielte Oberflächenfunktionalisierung führen.