Phase separation processes of polymer systems in confined geometries

• Applicant: Professor Dr. Joachim H. Wendorff
• Subject Area: Preparatory and Physical Chemistry of Polymers
• Term: from 2001 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5304052

Die experimentelle und theoretische Untersuchung von Phasen- und Glasübergängen von Polymersystemen in räumlich begrenzten Geometrien hat in den neunziger Jahren lebhaftes Interesse erfahren. Generell ist zu erwarten, dass sich das Systemverhalten unter Confinement-Einfluss von dem im Volumen unterscheidet. Experimentelle Studien hierzu beschäfigten sich vorwiegend mit dünnen Filmen aus Polymerblends, die sich durch eine räumliche Begrenzung in einer Dimension auszeichnen. Die Auswirkungen einer in zwei Dimensionen begrenzten zylindrischen Geometrie auf Entmischungsprozesse wurden bislang jedoch noch kaum untersucht, da die üblicherweise verwendeten porösen Template für diesen speziellen Zweck nur sehr eingeschränkt geeignet sind. Gründe hierfür sind eine zu ungeordnete Porenstruktur, zu kleine Aspektverhältnisse oder zu kleine laterale Abmessungen der Bereiche mit hochgeordneten Porenstrukturen. Im Rahmen dieses Projektes soll das Entmischungsverhalten von Polymersystemen in perfekt zylindrischen Poren hochgeordneter Templatstrukturen aus Aluminiumoxid oder Silizium untersucht werden. Bei deren Herstellung können unabhängig voneinander Gitterkonstanten, Porendurchmesser und Aspektverhältnisse innerhalb weiter Grenzen exakt eingestellt werden. In die Poren sollen homogene Schmelzen von binären Polymer-Blends mit einer oberen kritischen Entmischungstemperatur (UCST) eingebracht werden, die rein amorph sind oder eine teilkristalline Komponente enthalten. Durch Abkühlen vom Einphasen- in den Zweiphasenbereich wird Phasenseparation thermisch induziert, durch definierte Temperzeiten im Zweiphasengebiet werden den Systemen unterschiedliche Zeiträume für die Reifung der Morphologie zur Verfügung gestellt. Das Einfrieren der Strukturbildungsprozesse erfolgt durch einen weiteren Abkühlschritt unter die Glastemperatur einer der Komponenten. Die Charakterisierung der so präparierten hochstrukturierten ultradünnen Fasern erfolgt vor und nach dem selektiven Entfernen des Templatmaterials. Ergänzend sollen vergleichende Untersuchungen an dünnen Filmen und sphärischen Geometrien in polymerdispergierten Systemen vorgenommen werden.

• DFG Programme: Research Grants