Struktureller Aufbau von polymeren Stoffen
Aufgrund der enormen Diversität ihrer physikalischen Eigenschaften finden die polymeren Stoffe in Form von Fasern, Elastomeren, Klebstoffen und Beschichtungen Anwendung sowohl bei den gebräuchlichsten sowie den außergewöhnlichsten Produkten. Die endgültigen Eigenschaften dieser Stoffe hängen zwangsläufig nicht nur von der chemischen Struktur der Polymere ab, sondern auch vom physischen Aufbau beziehungsweise der Form. Die computergestützte numerische Modellierung hat sich zu einem wertvollen Tool entwickelt, das zum Verständnis des Zusammenhangs der makroskopischen Eigenschaften dieser Stoffe mit deren molekularen Strukturen beiträgt. Das wichtigste Ziel des PMILS-Projekts war es, unter Verwendung einer Reihe moderner Modellierungstools eine umfassende Einsicht in die Mechanismen zu geben, die für das makroskopische Verhalten der polymeren Stoffe verantwortlich sind. Dadurch könnte ihre molekulare Architektur individuell an die relevanten industriellen Anforderungen für die Fertigung von medizinischen Geräten, Verpackungen für Elektrogeräte sowie Produkte der Bereiche Telekommunikation und Stromverteilung angepasst werden. Unter der Leitung der Technischen Universität in Madrid vereinten die Partner des PMILS-Projekts ihr Fachwissen in den Bereichen Modellierungstools und Versuchsmethoden, um einen holistischen Ansatz zur Modellierung polymerer Stoffe zu generieren. Im Laufe des Projekts wurde die Anwendbarkeit des integrierten Softwarecodes bis hin zur Prognose der makroskopischen Eigenschaften für eine große Reihe polymerer Stoffe entwickelt. Die gemessenen Daten zum elastischen Verhalten der Polymere und der mechanischen Eigenschaften der anisotropen Polymere im Besonderen wurden mit Hilfe der Simulation molekularer Dynamik und der Monte-Carlo-Simulation beurteilt. Zweck war es, ihre Strukturen zu generieren. Des Weiteren bot die Kombination quantenchemischer Berechnungen mit modernsten atomistischen Modellierungsmethoden einzigartige Einsichten in das Komplexierungsverhalten der Polyamide. Die Diffusion kleiner Moleküle, die in polymeren Matrizen verschiedener molekularer Architekturen aufgelöst wurden, wurde mittels der sogenannten Group Contribution Techniques analysiert - eine solch detaillierte Arbeit gab es bis dato noch nicht. Die Modellierung von Multiskalen-Morphologien in polymeren Stoffen, wobei man bei der Beschreibung ihrer molekularen Struktur beginnt, ist eine spannende und moderne Entwicklung im Bereich der computergestützten Analyse der Verarbeitung polymerer Stoffe. Durch Ergänzung mit früheren Anstrengungen, die auf den konventionelleren Simulationstechniken basierten, könnte es sich in den Händen der Produzenten polymerer Stoffe als ein wertvolles Tool erweisen, die so die finalen Produkteigenschaften verbessern könnten.