Projektbeschreibung
Das dynamische Verhalten intelligenter Polymermaterialien mithilfe mechanochemischer Methoden untersuchen
Intelligente Polymere, auch Stimuli-responsive Polymere oder kurz Funktionspolymere genannt, sind Hochleistungswerkstoffe, die sich ihrer Umgebung entsprechend verändern. Schon eine kleine Abwandlung der Temperatur- oder Lichtverhältnisse oder anderer Parameter reicht aus, um in diesen Materialien eine erhebliche Veränderung auszulösen. Das EU-finanzierte Projekt ReHuse konzentriert sich auf ein bisher wenig beachtetes Gebiet: die Manipulation des Verhaltens von intelligenten Polymeren durch mechanische Stimulation. Die Projektarbeit dient dem Ziel, die Eigenschaften der Basismaterialien durch die Anwendung von mechanischen Kräften auf isotherme und reversible Weise zu verändern. Die Forschenden beabsichtigen die mechanochemische Aktivierung von kovalenten Bindungen in Bulk-Polymeren und werden zu diesem Zweck reversible heterolytische Mechanophore einsetzen. Dabei handelt es sich um molekulare Plattformen, die zwei entgegengesetzt geladene (makro-)molekulare Fragmente bei mechanischer Stimulation dynamisch generieren und rekombinieren können.
Ziel
Stimuli-responsive polymers adapt their properties in response to external cues. Engineering such “smart” behaviour in artificial systems by molecular design is an exciting fundamental challenge that can lead to technological breakthroughs. Most stimuli-responsive polymers rely on heat and light to trigger changes in materials properties in a predictable fashion. However, limitations intrinsic to these stimuli highlight the necessity of alternative strategies. Naturally evolved systems widely exploit mechanical stimulation to regulate their functions, but recreating such concept in artificial materials has proven extremely challenging thus far.
ReHuse proposes a radically new approach that focuses on the application of mechanical force to induce changes in bulk materials properties isothermally and reversibly. The research project aims at pushing the frontiers of covalent mechanochemistry through the development of reversible heterolytic mechanophores –molecular platforms that dynamically generate and recombine two oppositely charged (macro)molecular fragments upon mechanical stimulation. These new motifs will enable dynamic chemistries involving organic ionic species in solid-state systems in two different types of advanced bulk materials. Combining reversible mechanochemistry and dynamic covalent chemistry will lead to dynamic covalent polymers displaying selective mechanoresponsiveness. This concept will be leveraged to create recyclable materials. The reversible generation of charges from the heterolytic scission will enable to modulate hydrophilicity/hydrophobicity dynamically. Such principles will be explored to set the groundwork for mechano-responsive atmospheric water harvesters. This interdisciplinary research project will advance our understanding of mechanochemistry and, more importantly, will usher new avenues for its productive and repeatable use in adaptive materials.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsGastgebende Einrichtung
43007 Tarragona
Spanien