Dokument: Magnetoaktive Polymerhybridsysteme: Darstellung, Phasenverhalten und Grenzflächenaktivität

Titel:	Magnetoaktive Polymerhybridsysteme: Darstellung, Phasenverhalten und Grenzflächenaktivität
Weiterer Titel:	Magnetoactive Polymer Hybrid Systems: Preparation, Phase Behavior and Surface Activity
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=11413
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20090615-144028-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Kaiser, Andreas [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 5,74 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 02.06.2009 / geändert 02.06.2009
Beitragende:	Dr. Schmidt, Annette Monika [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Dr. h.c. Ritter, Helmut [Gutachter]
Stichwörter:	Magnetismus, Nanohybridsysteme, kontrollierte Polymerisation, ATRP, Emulsion, Flüssigkristalline Elastomere
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:	Es wurden neuartige magnetoaktive Polymerhybridsysteme hergestellt und untersucht. Im Mittelpunkt standen dabei die Wechselwirkung der Hybridmaterialien untereinander sowie mit hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldern. Magnetische Nanopartikel wurden mittels einer oberflächeninitiierten ATRP mit einer Polystyrolhülle versehen. Die Verankerung der Polymerketten auf der Partikeloberfläche mit einer hohen Belegungsdichte führten zur Ausbildung von Bürstenstrukturen. Kinetische Untersuchungen ergaben, dass die Reaktion trotz zu Beginn heterogener Reaktionsbedingungen nach einem kontrollierten/“ lebenden“ Mechanismus abläuft. Der hydrodynamische Durchmesser konnte über Monomerkonzentrationen und Reaktionszeiten gesteuert werden. Nach Überführung der polystyrolumhüllten Partikel in ein theta-Lösemittel wurden Systeme erhalten, die ein temperaturabhängiges Dispersionsverhalten zeigen. Der Volumenübergang der Polymerhülle im theta-Zustand sowie der bei höheren Konzentrationen auftretende Phasenübergang bei der kritischen Lösungstemperatur wurden untersucht und mit dem Dispersionverhalten freien Polystyrols verglichen. Das kritische Lösungsverhalten ist im Gegensatz zum Volumenübergang konzentrations- und molmassenabhängig. Bei Mischung der thermoreversiblen Dispersionen mit Wasser erhält man ternäre Systeme, in denen die Bildung magnetoaktiver Pickering-Emulsionen untersucht wurde. Ein direkter Einfluss der Feststoffkonzentration auf die Größe der dispersen Tropfen konnte mittels mikroskopischer Methoden gezeigt werden. Die Wärmeerzeugung in der direkten Umgebung magnetischer Nanopartikel durch Wechselwirkung mit hochfrequenten Feldern wurde unter Verwendung verschiedener thermoresponsiver Systeme untersucht. Aus thermoreversiblen Polymerhybriddispersionen sowie aus Pickering-Emulsionen konnte durch Temperaturerhöhung im Wechselfeld die Freisetzung von Modellsubstanzen gezeigt werden. Im Falle der Emulsionen wird die Freisetzung selektiv durch das Magnetfeld ausgelöst und bei konventioneller Erwärmung nicht beobachtet. Durch Einbau magnetischer Nanopartikel in flüssigkristalline Elastomernetzwerke wurden berührungslos schaltbare Aktuatoren hergestellt. Hier konnten reversible Längenänderungen unter Einfluss von Wechselfeldern untersucht sowie Kenntnisse zur Wärmeübertragung auf der Nanoskala erhalten werden. Advanced magnetoactive polymer hybrid systems have been synthesized and characterized thoroughly. The work focused on the investigation of the interaction of hybrid materials with each other as well as with high-frequency electromagnetic fields. Polystyrene-coated magnetic nanoparticles were synthesized by application of surface-initiated ATRP, resulting in brush structures due to the anchoring of the polymeric chains on the particle surface in combination with a high graftingdensity. Kinetic investigations showed that despite the initially heterogeneous reaction conditions a controlled/“living“ character of the polymerisation was found. The hydrodynamic diameter of the brush particles is controlled by appropriate monomer concentrations and the chosen reaction time. Transfer of the polytstyrene-coated particles into a theta-solvent leads to the formation of systems that reveal a temperature dependent dispersion behaviour. The dispersion behaviour of surface-attached polystyrene was investigated and could be compared to the dispersion behaviour of free polystyrene. Volume-transition of the polymeric shell in the theta-state has been monitored as well as the phase separation process during passing the critical solution temperature for higher concentration regimes. In contrast to the volume transition, the critical solution temperature depends on the concentration and the molar mass. Magnetoactive Pickering emulsions have been obtained by mixing the thermoreversible dispersions with water. A direct influence of solid concentrations on the size of the dispersed droplets was shown by the application of microscopical methods. By the application of high frequency alternating magnetic fields, the heat generation and transfer in magnetic nanoparticles was investigated for different thermoresponsive systems. The release of model substances from thermoresponsive dispersions and Pickering-emulsions was shown by heat generation. For the Pickering emulsions, substance release was triggered by the alternating field selectively, whereas the release was not observed by conventional heating. Incorporation of the magnetic nanoparticles in liquid crystal elastomers resulted in a novel type of remote-controlled actuators. We investigated reversible contractions under the influence of alternating magnetic fields in dependence of particle concentration and applied field strength. Additionally, heat transfer mechanisms on the nanoscale were investigated.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Organische Chemie und Makromolekulare Chemie
Dokument erstellt am:	15.06.2009
Dateien geändert am:	02.06.2009
Promotionsantrag am:	02.02.0009
Datum der Promotion:	29.04.0009