Kontrolle des Kraftbereichs von polymeren Kraftsensoren aus massgeschneiderten mechanochromen Copolymernetzwerken

Dieser Antrag beschäftigt sich mit der Entwicklung eines neuen Konzepts von mechanochromen Polymermaterialien mit kontrollierbarem Kraftbereich. Mittels azyklischer Dienmetathesepolymerisation und Dithiol-En Vernetzung hergestellter Hauptkettenpolyspiropyrane sollen verschiedene elastomere und mechanochrome Materialien hergestellt werden, in denen verschieden große Kräfte die Spiropyran (SP, farblos)-Merocyanin (MC, farbig) Isomerisierung auslösen. Dies wird durch eine Variation der SP-Substituenten, der Position der Anbindung der Polymerkette an SP, und der Glasübergangstemperatur ermöglicht. Diese Faktoren kontrollieren die Aktivierungsenergie der mechanisch-induzierten SP-MC Isomerisierung und die Effizienz der mechanischen Transduktion auf SP. Um die mechanisch-induzierte SP-MC Isomerisierung im Detail zu verstehen und gleichzeitig die sinnvolle Verwendung von SP-Substituenten für die Synthese vorherzusagen, werden parallel Dichtefunktionalrechnungen durchgeführt. Auf der einen Seite wird dies zu einem sehr guten Verständnis der mechanisch-induzierten SP-MC Isomerisierung führen, und andererseits die Synthesearbeit deutlich erleichtern und reduzieren. Mechanische Experimente mit in-situ spektroskopischen Methoden (UV-vis, dielektrisch) werden letztendlich durchgeführt werden, um die kraft-sensitiven Eigenschaften der neuen Elastomere als Funktion der äußeren Belastung zu untersuchen. Dieses Projekt wird das wesentliche Hindernis der einstellbaren Kraftschwelle bei der Verwendung von mechanochromen Reaktionen in polymeren Kraftsensoren ausräumen.

DFG-Verfahren Sachbeihilfen

Mitverantwortlich Professor Dr. Christian Friedrich