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SPP 1259:  Intelligente Hydrogele

Fachliche Zuordnung Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
Chemie
Förderung Förderung von 2006 bis 2016
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 22566691
 
Hydrogele sind dreidimensionale Polymernetzwerke, die ein Vielfaches ihres Eigengewichts an Wasser speichern können. Aufgrund ihres hohen Wassergehaltes sind sie in der Natur weit verbreitet. So besteht pflanzliches und tierisches Gewebe überwiegend aus natürlichen Hydrogelen. Aber auch für technische Anwendungen, z.B. in der Verfahrenstechnik, der Biotechnologie oder der Medizintechnik gewinnen Hydrogele zunehmend an Bedeutung. Die wohl bekannteste, bereits realisierte Anwendung, die auf der extremen Aufnahmefähigkeit für Wasser beruht, ist die Verwendung als Superabsorber, wie sie z.B. in Hygieneartikeln eingesetzt werden.
Hiermit ist jedoch nur ein Bruchteil des Potenzials dieser zukunftsträchtigen und vielversprechenden Materialien ausgeschöpft. Ansatzpunkt für vielfältige innovative Einsatzmöglichkeiten als "intelligente Hydrogele" sind Eigenschaften dieser Materialien, die weit über die bloße Fähigkeit zur Wasserspeicherung hinausgehen. So haben sie die Fähigkeit, in wässrigen Medien in Abhängigkeit von äußeren Einflüssen zu quellen bzw. zu schrumpfen. Sie können damit bereits auf geringe Änderungen von Eigenschaften der Umgebung, z.B. von Temperatur, pH-Wert, Konzentration dritter Stoffe, des elektrischen Potenzials, Druck- oder Lichteinwirkung reagieren. Aus dieser Sensitivität gegenüber der Umgebung ergeben sich verschiedene potenzielle Anwendungen, z.B. als "controlled-release"-Systeme zur Freisetzung von medizinischen Wirkstoffen im Körper, als Sensoren oder als pseudomuskuläre Aktoren, die im Bereich der Robotik neue Wege eröffnen oder als Ersatz für muskuläre Hohlorgane dienen können.
Allerdings sind bisher nur wenige der potenziellen Anwendungen auch umgesetzt worden. Die Ursache hierfür liegt in den nicht hinreichend bekannten Zusammenhängen zwischen den physikalischen Eigenschaften der Gele und ihren Anwendungseigenschaften einerseits sowie den für das Maßschneidern gewünschter Eigenschaften erforderlichen Konzepten der Synthese und Strukturgebung andererseits.
Das Ziel des Schwerpunktprogramms ist es daher, im Hinblick auf potenzielle Anwendungen grundlegende Zusammenhänge zwischen Anwendungseigenschaften und Struktur von Hydrogelen zu erforschen und neue Strategien zu ihrer Synthese und Strukturierung zu erarbeiten.
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