Dissertation/Thesis Abstract

Direct Measurements of Polyelectrolyte Brush Responses using Atomic Force and Optical Microscopy
by Erath, Johann, Dr.Nat., Universitaet Bayreuth (Germany), 2014, 292; 10692171
Abstract (Summary)

In dieser Arbeit werden sogenannte „geladene Polymerbürsten” untersucht. Dabei liegt der Fokus auf der Untersuchung und dem Verständnis der schaltbaren Eigenschaften dieser Polymer Oberflächen. Dazu werden sowohl neue Methoden aus Kombination von Raster-Kraft-Mikroskopie und optischer Mikroskopie eingeführt, sowie bereits etablierte physikalisch-chemische Techniken verwendet. Polymerbürsten erweisen sich als exzellente Bausteine für schaltbare Oberflächen. Es lassen sich Oberflächeneigenschaften wie Adhäsion, Ladung, Reibung, Mechanik, optische Eigenschaften, Porosität oder Biokompatibilität schalten. Dieses Schalten kann durch Veränderung der Umgebung und durch externe Stimuli ausgelöst werden. Damit eignen sich solche Systeme ideal, um Sensoren bzw. Aktuatoren aufzubauen. In dieser Arbeit wird eine Brücke von der Polymer Chemie (Chemie der Polymerbürsten) über die Physik von responsiven Oberflächen (Kontaktmechanik, Adhäsion und Polymerphysik) zur potentiellen Anwendung (Sensoren und Aktuatoren) geschlagen. Dabei werden wissenschaftliche Beiträge zur Forschung an Polymer Bürsten, mechanoresponsiven und aktiven Materialien, Krafterkennung und Kontaktmechanik, kolloidaler Anordnung und (Bio-) Haftung geleistet. Insbesondere ist die kolloidale Kraft-Spektroskopie mit weichen Partikeln (engl. Soft colloidal probe: SCP) entwickelt worden, welche durch ihre hohe Sensitivität die Untersuchung von Adhäsionsenergie weicher Oberflächen massiv verbessert. Diese Methode wird zur Untersuchung der Druckempfindlichkeit mechanoresponsiver Oberflächen angewendet, welche in dieser Arbeit entwickelt wurden. Diese druckempfindlichen Polymerschichten ändern ihre optischen Eigenschaften als Funktion der angelegten Kraft. Das ermöglicht Spannungsverteilungen mit hoher lateraler Auflösung und hoher Druckempfindlichkeit zu detektieren. Darüber hinaus werden diese Oberflächen zur Untersuchung bioinspirierter Adhäsion (Gecko-Adhäsion) eingesetzt. Schließlich werden weitere responsive Polymer Bürsten Systeme hinsichtlich Ihrer Struktur-Eigenschafts-Beziehungen untersucht. Dabei werden Wechselwirkungs- und Mechanische Eigenschaften der Systeme charakterisieren und physikalische Modellvorstellungen zur Beschreibung der beobachteten Phänomene entwickeln. Für diese responsiven Polymerschichten werden potentielle Anwendungen dargelegt.

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Advisor:
Commitee:
School: Universitaet Bayreuth (Germany)
School Location: Germany
Source: DAI-C 81/1(E), Dissertation Abstracts International
Source Type: DISSERTATION
Subjects: Materials science, Polymer chemistry
Keywords: Polymer brushes
Publication Number: 10692171
ISBN: 9781392497364
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