Reversible Semicrystalline Polymeric Actuators

• Antragsteller: Professor Dr. Leonid Ionov; Professor Dr. Jens-Uwe Sommer
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und Theoretische Polymerphysik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 398193778

In der Vielzahl der bereits bekannten Polymere, welche aktuatorische Eigenschaften zeigen, sind diejenigen welche auf Schmelz- und Kristallisationsprozessen beruhen besonders hervor zu heben. Nur diese zeigen reversible Aktuierung ohne die Notwendigkeit der Wirkung äußerer Felder oder Lösungsmittel in einem für vielen Anwendungen relevanten Temperaturbereich. Darüber hinaus ist für diese Systeme sowohl eine Aktuierung in trockener Umgebung als auch in der Gegenwart von Lösungsmitteln möglich. Auch wenn es bereits Realisierungen solcher Materialien gibt, ist der physikalische Mechanismus der Aktuierung noch ungeklärt. Dieser Umstand verhindert schließlich ein rationales Design der aktiven Prozesse zum Beispiel durch maßgeschneiderte Veränderungen der Eigenschaften der Polymere. Es ist das Ziel dieses Projektes den Mechanismus der reversiblen Aktuierung in semi-kristallinen Polymeren zu verstehen, und die Korrelationen zwischen Kristallisationsprozessen in vernetzten und verschlauften Polymeren unter Belastung und ihrer chemischen und physikalischen Struktur aufzuklären. Die wichtigsten Zielstellungen dieses Projektes sind: (i) Die Untersuchung der Kristallisationsprozesse in vernetzten und unvernetzten Polymeren unter Belastung; (ii) Die Untersuchung nano-skaliger geometrischer Einschränkungen auf das Kristallisationsverhalten dieser Polymere; (iii) Die Untersuchung von Modellen für Doppelschichten welche aus einer aktiven kristallinen Polymerschicht und einer passiven Schicht bestehen. Dieses Projekt verbindet Experimente, Computersimulationen und Theorie in einer bereits gut etablierten Zusammenarbeit der beiden Antragsteller. Das weitere Ziel ist es, neue Horizonte für die Entwicklung einer neuen Generation von aktiven Materialien zu eröffnen, die für vielfältige Anwendung, wie in der Robotik oder in der Medizin maßgeschneidert werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen