Untersuchungen an Ionenspuren in Polymerwerkstoffen induziert durch Schwerionenbestrahlung

• Antragstellerin: Dr. Umme Habiba Hossain
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 284317581

Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Untersuchung der Strukturänderungen im besonderen der Entstehung von Ionenspuren in Polymeren durch Bestrahlung mit schnellen Schwerionen. Hochenergetische Schwerionen verursachen beim Durchgang durch die Polymerfolien eine Reihe von Änderungen der Eigenschaften von polymeren, insbesondere der molekularen Struktur entlang der Ionenspuren. Diese stochastischen Effekte sind von praktischer Relevanz für Anwendungen der Polymere in Bauteilen von Teilchenbeschleunigern und von Raumfahrzeugen, wenn diese von hochenergetischen Schwerionen aus galaktischer kosmischer Strahlung auf Langzeitmissionen getroffen werden. Außerdem, tragen die Untersuchungen der Ionenspuren in Polymerwerkstoffen, hervorgerufen durch besonders hochenergetische Schwerionenstrahlung, sehr zum Verständnis der radiolytischen Abbaumechanismen bei. Obwohl Ionen-induzierte Modifikation von Materialien seit Jahren untersucht wird, gibt es immer noch ein unvollständiges Verständnis der Abbaumechanismen vieler Materialen, insbesondere der Bildung von Ionenspuren in aliphatischen Polymeren. Daher sollen Polymerfolien (polyvinylfluorid (PVFl) and chlorotrifluorethen (CTFE)) mit dem gewünschten Molekulargewicht und Dicke hergestellt und charakterisiert werden. Eine umfassende Variation der Ionenbestrahlungsbedingungen (z.B. ein breiter Bereich von Ionenmassen, Ionenenergien, Fluenzen und Ionenfluss) ist wichtig zum Verständnis der Ionenspurbildung und des Schädigungsverhaltens der Materialien. Ionenspur Untersuchungen werden unter Verwendung einer Vielzahl von Analyseverfahren, einschließlich Synchrotron basierend Kleinwinkelröntgenstreuung (SAXS) zur genauen Bestimmung der Größe und Gestalt der Ionenspuren, durchgeführt. Zudem soll mittels spektroskopischer Methoden (FT-IR, UV-Vis und mass spectrometry) die Strukturänderung quantifiziert werden. Zur Untersuchungen des thermischen, mechanischen und elektrischen Verhaltens nach Schädigung durch Ionenbestrahlung sollen Tehrmogravimetrische analyse (DSC), Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC), Zugfestigkeitstest, sowie Leitfähigkeits- und Dielektrizitätskonstanten- Analysen durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Australien
• Gastgeber: Professor Dr. Patrick Kluth