Verbessertes Heilungspotential von Polymeren mit zwei reversiblen nicht-kovalenten Wechselwirkungen: Zusammenhang zwischen molekularer Reversibilität und der makroskopischen Heilung

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Popp; Professor Dr. Ulrich S. Schubert; Professor Dr. Sybrand van der Zwaag
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 202599450

Selbstheilende Polymere, die intrinsische Selbstheilung aufweisen, haben in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit erhalten. Die meisten dieser Systeme basieren auf reversiblen Wechselwirkungen innerhalb der Polymerkette bzw. in Polymernetzwerken. Aufgrund dieser Reversibilität kann die für den Heilungsprozess notwendige Mobilität erzeugt werden. Unter den supramolekularen Wechselwirkungen stellen Metall-Ligand-Wechselwirkungen sowie ionische Wechselwirkungen vielversprechende Systeme für selbstheilende Polymere dar. Dieses Projekt, als Fortsetzungsprojekt der ersten Förderphase des SPP 1568, zielt auf die Erlangung eines tieferes Verständnis der fundamentalen Prinzipien der Selbstheilung durch nicht-kovalente Wechselwirkungen (ionische und Metall-Ligand-Wechselwirkungen sowie deren Kombinationen). Für diesen Zweck werden Polymere, welche Metallkomplexe und/oder ionische Gruppen enthalten, synthetisiert und charakterisiert. Drei verschiedene Polymertypen stehen dabei im Fokus: a) Polymere, welche positive geladene Komplexe mit kleinen Anionen als Gegenion enthalten; b) Polymere, welche Metallkomplexe enthalten, die eine Kombination eines stark bindenden Liganden und eines schwächeren Brückenliganden enthalten und c) die Kombination von beiden Wechselwirkungen innerhalb eines Polymers (d.h. positiv geladene Metallkomplexe werden mit anionischen Gruppen im Polymer kombiniert). Diese Materialien werden mittels der (Resonanz)Raman-Spektroskopie untersucht, um in mechanistischen Studien die für die Selbstheilung verantwortlichen molekularen Prozesse aufzuklären. Darüber hinaus wird die Heilungseffizienz durch etablierte sowie neu entwickelte Methoden und durch spitzenverstärkte Ramanspektroskopie untersucht werden. Diese Untersuchungen sollen eine klare Korrelation zwischen den molekularen Prozessen (z.B. reversible Komplexierung/Dekomplexierung, Bildung von ionischen Clustern) und der molekularen Mobilität sowie der makroskopischen Heilung erlauben. Das gemeinsame Projekt basiert auf der erprobten erfolgreichen Zusammenarbeit zwischen der FSU Jena (IOMC und IPC), die auf der Synthese und (spektroskopischen) Charakterisierung der Polymere arbeiten, und der TU Delft, die auf der Testung und Evaluation der Materialeigenschaften arbeiten.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1568: Design and Generic Principles of Self-Healing Materials
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Beteiligte Person: Dr. Santiago Garcia