Lokales und reversibles Selbstfalten von vernetzten Polymeren
Reversibel schaltbare Katalysatoren wurden entwickelt, die eine selbstständige Umformung von vernetzten Polymeren ermöglichen.
Programm: COMET – Competence Centers for Excellent Technologies
Förderlinie: COMET-Modul
Projekttyp: Project 1.02 - Fast repairable dynamic covalent polymer networks without creep for a circular economy of crosslinked polymer components, 2024-2027, multi-firm
LOKALES UND REVERSIBLES SELBSTFALTEN VON VERNETZTEN POLYMEREN
REVERSIBEL SCHALTBARE KATALYSATOREN WURDEN ENTWICKELT, DIE SELBSTSTÄNDIGE UMFORMUNG VON VERNETZTEN POLYMEREN ERMÖGLICHEN.
Kovalent vernetzte Polymere zeichnen sich durch hervorragende mechanische Eigenschaften und eine hohe chemische Beständigkeit aus. Ihre Robustheit stellt jedoch eine große Herausforderung für das Recycling, Schweißen oder Umformen dieser Materialien dar. Dynamische Polymernetzwerke zielen darauf ab, diese Lücke zwischen Leistung und Nachhaltigkeit zu schließen. Dynamische Polymere sind in der Lage ihre Netzwerktopologie in Folge eines externen Reizes neu zu organisieren. Die daraus resultierende Veränderung der Viskoelastizität kann für eine Reparatur und eine stoffliche Wiederverwertung der Materialien genutzt werden. Im Rahmen des COMET-Modulprojekts Repairtecture wurde in Zusammenarbeit mit der University of New South Wales und der University of Melbourne eine neue Merocyanin-Photosäure synthetisiert. Der synthetisierte Katalysator ermöglicht ein schnelles und reversibles Steuern der viskoelastischen Eigenschaften in vernetzten dynamischen Polymeren.
Die Arbeit wurde im renommierten Journal of the American Chemical Society (JACS) veröffentlicht (https://doi.org/10.1021/jacs.5c13227).
© PCCL
Prinzip der reversiblen Aktivierung des neuen
Katalysators (links) und reversibles Schreiben von Mustern mit
Maskenlithografie (rechts).
Wirkungen und Effekte
Durch die Bestrahlung mit sichtbarem Licht wird die Photosäure aktiviert und ein makroskopischer Materialfluss durch säurekatalysierte Umesterung (bei erhöhter Temperatur) ausgelöst. Durch Ausschalten des Lichts erfolgt die Deaktivierung und ein kriechfestes Duroplast wird erhalten.
© PCCL
Lokales und reversibles Selbstfalten von Photopolymeren
Spannungsrelaxationsexperimente zeigen einen bemerkenswerten Unterschied in den mechanischen Eigenschaften, der auf den somerisierungszustand der Photosäure zurückzuführen ist. Im Vergleich zu zuvor untersuchten Katalysatoren zeichnet sich die Merocyanin Photosäure durch eine schnellere Schaltbarkeit und eine höhere Reversibilität aus. Die außergewöhnlich hohe Kontrolle über den Isomerisierungszustand der Photosäure wird zur Erzeugung von Mikro-Gradienten aktiver katalytischer Spezies genutzt. Der daraus resultierende Gradient der mechanischen Eigenschaften ermöglicht eine formfreie und selbstständige Umformung freistehender Polymerfolien. Das vorgestellte katalytische Konzept kann auf eine Vielzahl von säurekatalysierten dynamischen Polymernetzwerken angewendet werden.
Projektkoordination (Story)
Priv.-Doz. Dr. Sandra Schlögl
Division Manager
Polymer Competence Center Leoben GmbH
sandra.schloegl@pccl.at
PCCL GmbH
Sauraugasse 1
8700 Leoben
T +43 (0) 3842 42962-0
office@pccl.at
www.pccl.at
Projektpartner
- Mitsui Chemicals Europe GmbH, Deutschland
- eologix sensor technology GmbH, Österreich
- Graz University of Technology, Österreich
- Montanuniversität Leoben, Österreich
- University of New South Wales, Australien
Download
Fördergeber
Das COMET-Modul Projekt Repairtecture wird im Rahmen von COMET – Competence Centers for Excellent Technologies durch BMK, BMDW und den Ländern Steiermark und Oberösterreich gefördert. Das Programm COMET wird durch die FFG abgewickelt. Weitere Informationen zu COMET: www.ffg.at/comet
