Neuartige nicht-lineare Polymere
Mit dem Ziel die Kosten für Versuchsreihen und Fehlerquellen in der Polymerindustrie zu senken, adressierte man im Rahmen des PMILS-Projekts die Frage der effektiven Vorhersagbarkeit der makroskopischen Eigenschaften polymerer Stoffe. Auf der Grundlage der Kenntnisse über die molekulare Struktur and die Entwicklung der Verarbeitung haben die Forscher geeignete Methoden und Tools zur polymeren Molekularmodellierung entwickelt. Eines der Projektresultate ergab sich aus der Verwendung eines modernen Monte-Carlo-Algorithmus zur Simulation langkettiger Polyethylenverschmelzungen mit einer linearen und einer nicht-linearen Architektur. Der Algorithmus basiert auf einer erweiterten Reihe von sich ändernden Bewegungen in Kettenverbindungen und kann sowohl für mono- als auch polydisperse Systeme verwendet werden. Für die Untersuchungen wurden Polyethylenkomplexe in H-Form verwendet, die Polyethylenketten mit einem Hauptstrang zwischen den zwei Verzweigungen mit je einer Verbindung zu den zwei hängenden Armen aufweisen. Die Testergebnisse zeigten zahlreiche nicht in Beziehung stehende und vollkommen gleichgewichtige Konfigurationen bei allen Längenskalen für die nachfolgenden Untersuchungen der Molekulardynamiken. Neben den genauen Schätzungen zu den thermodynamischen und konformativen Eigenschaften der H-Polymere konnten mittels des Algorithmus außerdem einige zentrale Eigenschaften akkurat vorhergesagt werden. Zu diesen zählten schwergängige Stellen, Diffusionsvermögen des Massezentrums der Kette, das Spektrum der Relaxationszeit sowie die Nullviskosität der Gleitgeschwindigkeit. Der zentrale und innovative Aspekt des neuen Codes liegt in der Fähigkeit begründet, dass die viskoelastischen Eigenschaften der Polymere, die lange/kurze Verzweigungen von ihrem Hauptstrang aufweisen, gefördert werden. Der Algorithmus würde sich in den nicht gleichgewichtigen Simulationen molekularer Dynamik bei der Interpretation der Verfestigungseigenschaften verzweigter Polymerverschmelzungen als hilfreich erweisen. Des Weiteren könnte das bessere Leistungsvermögen verzweigter Polymere in weiterverarbeitenden Anwendungen von Fluidströmungen im Vergleich zu linearen Polymeren bewiesen werden.
