Formbarkeit von stark vernetzten Polymeren – eine Untersuchung des topologischen Einfrierprozesses von Vitrimeren auf Basis statischer und dynamischer Methoden und dessen Relevanz für die Lösung technischer Herausforderungen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Andreas Klingler
• Fachliche Zuordnung: Polymere und biogene Werkstoffe und darauf basierende Verbundwerkstoffe ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521902629

Vitrimere repräsentieren eine neue Polymerklasse, die die Formbarkeit von Thermoplasten mit den ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften von stark vernetzten Duroplasten kombiniert. Der große Vorteil von Vitrimeren besteht darin, dass sie trotz ihres molekularvernetzten Zustands, jenseits der Perkolationsgrenze, repariert, umgeformt und recycelt werden können. Dies ist auf die Präsenz von speziellen schaltbaren Bindungen zurückzuführen. Vitrimere stellen daher nicht nur eine neue Klasse von nachhaltigen Polymeren dar, sondern erlauben auch neue Perspektiven auf Verarbeitungsprozess, z.B. mittels repetitiven oder sequentiellen Verfahren, sowie neue Wege die Lebensdauer und Dauerhaftigkeit von entsprechenden Kunststoffanwendungen zu steigern. Um diese besonderen Eigenschaften jedoch vollends nutzen zu können, fehlt es speziell aus technologischer Sicht an einem verbesserten Verständnis der zugrundeliegenden, formbarkeitsinduzierenden physikalischen und physikalisch-chemischen Mechanismen. Dieser notwendige Erkenntnisgewinn bekommt zusätzliche Relevanz im Bereich der Vitrimer-basierten Verbundwerkstoffe, wenn weitere physikalische und chemische Wechselwirkungen, z.B. zwischen eingebetteten Fasern und der Vitrimermatrix auftreten. Im Rahmen dieses Walter-Benjamin-Projekts ist das Ziel des Jungforschers, unabhängig und selbstorganisiert zu einem besseren Verständnis der grundlegenden Eigenschaftsmechanismen von Vitrimeren beizutragen, und den Weg zu nachhaltigeren Polymerlösungen zu ebnen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden systematisch, quasistatisch und dynamisch, die formbarkeitsinduzierenden Prozesse, primär auf Basis thermo-physikalischer Eigenschaften, anhand eines Modell-Vitrimers untersucht. Dabei liegt der Fokus auf einem interdisziplinären Forschungsansatz zwischen Materialwissenschaften, Physik und Ingenieurwissenschaften.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle