Functional Nanostructured Materials: Synthetic Aspects and Properties Evaluation

Diese Dissertation hat die Synthese funktioneller, nanostrukturierter Materialien zum Gegenstand. Dies beinhaltet Stimuli-responsive Nanomatten-Komposite, Nanopartikel und bioabbaubare Polyesternanofasern, welche neuartige Eigenschaften wie eine kontrollierte Wasserabsorption bzw. –desorption aufweisen, über eine schnelle Temperatur-Responsivität verfügen und auf ihren potentiellen Einsatz in biomedizinischen sowie mikroelektronischen Anwendungen hin untersucht wurden. Photoresponsive und superabsorbierende Nanomatten-Komposite wurden durch Kombination hydrophiler Polyurethan-Nanofasern mit vernetzten, photoresponsiven und superabsorbierenden Partikeln hergestellt. Die Eigenschaften der Nanokomposite wiesen dabei eine hohe Abhängigkeit vom Anteil der enthaltenen photochromen Superabsorberpartikel auf. Die Komposit-Nanomatten verfügen über eine Wasseraufnahmekapazität von 40 g/g und erreichen ihr Absorptionsmaximum bereits innerhalb von 2 Minuten, was sie gegenüber konventionellen Superabsorbern auszeichnet, die dazu üblicherweise länger benötigen. Das elastische Polyurethan dient in diesem Fall als Matrix zur Fixierung der Partikel und verleiht dem Nanokomposit darüber hinaus gute mechanische Eigenschaften. Dieses Komposit-Material bietet sich zum Einsatz im Rahmen einer kontrollierten Wirkstofffreisetzung an oder auch zur Anwendung im Bereich der Sensorik. Als weiteres Stimuli-responsives System wurden antibakterielle, stabile, kationische, segmentierte Urethan-Blockcopolymer-Nanopartikel mit einer oberen kritischen Lösungstemperatur (upper critical solution temperature, UCST) durch eine zweistufige Polykondensation von 2,4-Toluoldiisocyanat, Diethanol-N-methylamin und Polyethylenglycol (PEG) hergestellt. Aus dem Polymer wurde durch einfaches Erhitzen auf 90 °C und anschließendes Abkühlen auf Raumtemperatur eine stabile Dispersion erhalten. Die Einführung von PEG-Segmenten wirkte sich positiv auf die Ausbildung der Dispersion aus ohne dabei die antibakterielle Aktivität einzubüßen; zudem lassen sich ...