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Polymere Nanoverbundstoffe

Modifizierung der Komponenten

Die größte Herausforderung für die Herstellung von polymeren Nanoverbundstoffen ist eine gute Kontrolle von Orientierung und Lokalisation von Nanoteilchen und Matrixpolymeren.

Ein Schritt bei der Herstellung der Nanoverbundstoffe ist oft eine Veränderung der Teilchenoberfläche um eine homogene Dispersion und eine gute Grenzflächenhaftung zu erreichen. Typische Verfahren sind die Bindung von Sauerstoff oder organischen Verbindungen an den Oberflächen der Teilchen. Auch Beschichtungen der Nanoteilchen sind möglich.

Abb.1
Oberflächen-modifiziertes Siliciumoxid
Abb.2
a: Polystyrol; b: sulfoniertes Polystyrol

Das Matrixpolymer kann durch gezielte Funktionalisierung z.B. mit hydrophoben oder hydrophilen Gruppen optimiert werden.

Durch die Modifizierungen der Komponenten werden die Wechselwirkungen zwischen ihnen verändert. Es werden zwei charakteristische Energien beeinflusst: die Anziehungsenergie εN zwischen den Nanoteilchen und die Affinität εF, welche die Anziehung zwischen Teilchen und Polymerkette ausdrückt.

Abb.3
Wechselwirkungsenergien zwischen Nanoteilchen und Matrixpolymer
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