Wärmeleitfähigkeit von gefüllten Diblockcopolymeren und Polymermischungen.

• Antragsteller: Dr. Alexander Chervanyov
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Experimentelle und Theoretische Polymerphysik
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 324874376

Als Erweiterung der Forschungen in der ersten Förderperiode (PW), zielt das vorgeschlagene Projekt auf das quantitative Verständnis der Wärmeleitfähigkeit von gefüllten Diblockcopolymeren (DBC) und Polymermischungen (PB). Zudem beabsichtige ich, die in PW vorgenommenen Berechnungen der elektrischen Leitfähigkeit der gefüllten DBC auf den komplizierteren Fall der gefüllten binären PB auszuweiten. Aus Experimenten ist bekannt, dass sich PB durch Makrophasentrennung in kontinuierliche/diskontinuierliche („See-Insel“) oder co-kontinuierliche Makrophasen aufteilen, die unterschiedliche Vorzugslagen der Füllstoffe bewirken. Ich vermute, dass Veränderungen in der Füllstoffverteilung infolge den temperaturbedingten morphologischen Veränderungen der phasengetrennten PB und DBC in wesentlichen Veränderungen der Wärmeleitfähigkeit dieser Kompositen resultieren. Das Projekt ersucht somit, das Verhältnis zwischen den folgenden Faktoren quantitativ aufzuklären: (i) die temperaturbedingte morphologische Struktur von DBC-Mikrophasen oder PB-Makrophasen; (ii) die Vorzugslage von Füllstoffen in phasengetrennten DBC und PB, die von ihren Affinitäten für Polymerspezien und ihren Wechselwirkungen bestimmt wird; (iii) die elektrische Leitfähigkeit (PB) und Wärmeleitfähigkeit (DBC und PB) der Kompositen, die von der in diesen Kompositen geformten Füllstoffnetzwerkstruktur bestimmt wird. Die beschriebenen Ziele werden durch die Entwicklung eines Multiskalenmodells, das auf der Kombination von Phasenfeld-Modellen der DBC- oder PB-Polymermatrix, Monte-Carlo-Simulationen und Widerstandsnetzwerkmodellen für Füllstoffe beruht, erreicht. Die erhaltenen theoretischen Vorhersagen werden experimentell verifiziert, indem Messungen der elektrischen und der Wärmeleitfähigkeit der ausgewählten, mit Carbon Black gefüllten, PB und DBC durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Dr.-Ing. Petra Pötschke, Ph.D.