A.Schmidt: Magnetomechanische Kopplung von Eindomänenpartikeln in viskoelastischen polymeren Matrizen für die Aktuation und als nanorheologische Sonden
Beschreibung
In diesem Projekt geht es um das grundlegende Verständnis der Wechselwirkung zwischen einer Polymermatrix und dispergierten Partikeln auf der Längenskala der Grenzfläche und der Grenzphase zwischen diesen, sowie der Parameter, die diese beeinflussen.
Dazu wird ein Baukastensystem aus Hybridmaterialien, bestehend aus einer polymeren Matrix und einer nanoskopischen magnetischen Sonden- oder Aktuatorkomponente entwickelt und analysiert. Die angestrebten Partikel-Polymermatrix-Systeme weisen einen variierenden Grad an (dynamischer) Vernetzung der Matrixpolymere sowie unterschiedliche Kopplungsmechanismen zwischen den Partikeln und den Polymersegmenten auf. Dabei besteht das vorgestellte Modellsystem aus (elongierten) Eindomänenpartikeln und Poly(ethylenoxid)-Lösungen bzw. –Gelen. Von diesen Materialien können die (magneto)mechanischen Eigenschaften zwischen rein elastischen Gelen und viskosen Fluiden über das gesamte viskoelastische Spektrum variiert werden. Mittels der Modifizierung der Partikeloberfläche werden die Wechselwirkungen zwischen Partikel und der Polymermatrix eingestellt. Dabei können die Partikel entweder physikalisch oder chemisch in die Polymermatrix eingebaut werden. Auf diese Weise dienen die Partikel einerseits als Sonden für die magnetomechanische Kopplung auf der Nanometerskala, und andererseits als Aktoren für die feldgesteuerte Manipulation von Materialeigenschaften.
Hybridstrukturen unterschiedlicher Architektur: a) partikelvernetztes Gel, b) konventionelles Ferrogel, c) Polymerlösung d) dynamisches Netzwerk.
Projektleiter
Prof. Dr. Annette M. Schmidt, Universität zu Köln
Projektmitarbeiter
Melissa Hermes, Universität zu Köln
Matthias Kundt, Universität zu Köln
Eric Roeben, Universität zu Köln
Förderzeitraum
Publikationen
Backes, S.; Witt, M.; Roeben, E.; Kuhrts, L.; Aleed, S.; Schmidt, A. M.; von Klitzing, R. (2015) „Loading of PNIPAM Based Microgels with CoFe2O4 Nanoparticles and their Magnetic Response in Bulk and at Surfaces“ The Journal of Physical Chemistry B
Remmer, H.; Dieckhoff, J.; Tschöpe, A.; Roeben, E.; Schmidt, A.M.; Ludwig, F. (2015) „Dynamics of CoFe2O4 Single-Core Nanoparticles in Viscoelastic Media“ Physics Procedia
Landers, J.; Roeder, L.; Salamon, S.; Schmidt, A.M.; Wende, H. (2015) „Particle-matrix interaction in cross-linked PAAm-hydrogels analyzed by Mössbauer spectroscopy“ The Journal of Physical Chemistry C
Kontakt
Universität zu Köln
Institut für Physikalische Chemie
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