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Anisotrope Hydrogele ; Anisotropic Hydrogels
Lyotrop flüssigkristalline Einkristallhydrogele (LSCH) mit makroskopisch einheitlicher Orientierung wurden durch photochemische Vernetzung dargestellt. Zur Ausbildung der flüssigkristallinen Phase wurden stäbchenförmige, formanisotrope Amphiphile verwendet, die ausschließlich eine lamellare Phase (L?) zeigen und eine polymerisierbare funktionelle Gruppe tragen. Es wurde ein neuer Vernetzertyp eingeführt, der entsprechend der Phasenstruktur der verwendeten Amphiphile angepasst war. Durch photoinduzierte, radikalische Polymerisation in der flüssigkristallinen Phase nach vorhergegangener Orientierung der Moleküle durch ein äußeres magnetisches Feld wurden dreidimensional stabile Hydrogele erhalten. Eine einheitliche makroskopische Orientierung der lamellaren Schichten wurde mit der Röntgenbeugung, der winkelabhängigen With und durch Polarisationsmikroskopie festgestellt. Isotrope Quellungsmessungen mit einem Lösungsmittel, das keine Flüssigkristallphase induziert, zeigten anisotropes Quellungsverhalten, verursacht durch die Vernetzung in der flüssigkristallinen Phase, die Vernetzung zwischen den lamellaren Schichten („inter layer“) gegenüber der Vernetzung in den lamellaren Schichten („intra layer“) bevorzugt. Nach Entfernen des Wassers wird eine lokale Topologie des Netzwerks erzeugt, die anisotrop ist. Detaillierte Informationen über die Ankopplung der flüssigkristallinen Phase an die Konformation der Netzkette und über die Topologie des Netzwerkes gab die Untersuchung der makroskopische Dimension der Proben in Abhängigkeit ihres Wassergehalts (Hygroelastik). Innerhalb der lamellaren Phase quillt das anisotrope Hydrogel bevorzugt senkrecht zu den Lamellen, während die Dimension horizontal dazu nahezu konstant bleibt. Diffusionsexperimente mit Tracermolekülen gaben weiteren Aufschluss über die Schichtstruktur der Hydrogele. Diffusion senkrecht zu den Lamellen ist wesentlich langsamer. ; Lyotropic liquid single crystal hydrogels (LSCH) with macroscopic uniform orientation were synthesized. Formanisotropic, rod like amphiphiles which show exclusively a lamellare phase were used to form the liquid crystalline phase. A new type of crosslinker molecule which incorporates perfectly in the lamellar phase was developed. After orientation of the molecules in an external magnetic field the three dimensional stable hydrogels were obtained by a photo induced radical polymerization reaction within the liquid crystalline phase. The macroscopical uniform orientation of the lamellar layers was characterized by x-ray scattering, 2H-NMR spectroscopy and polarization microscopy. The samples showed anisotropic swelling if they were treated with a solvent which does not induce a liquid crystalline phase. This behaviour is due to the crosslinking reaction within the liquid crystalline phase. This causes that crosslinks within the lamellare phase are formed preferentially compared with crosslinks between the lamellae. In the dry state a topology of the network is formed which is locally anisotropic. Detailed information about the coupling of the liquid crystalline phase and the polymeric chain and the topology of the network were obtained by measuring the change of dimension of the samples depending on their water content (hygroelastic). Within the lamellare phase swelling perpendicular to the lamellae is preferred whereas the dimension parallel to the lamellar stays constant. To get more information on the layered structure of the hydrogels diffusions experiments with tracer molecules were performed. Diffusion perpendicular to the lamellae is significantly slower compared with diffusion parallel to the lamellae.
Anisotrope Hydrogele ; Anisotropic Hydrogels
Lyotrop flüssigkristalline Einkristallhydrogele (LSCH) mit makroskopisch einheitlicher Orientierung wurden durch photochemische Vernetzung dargestellt. Zur Ausbildung der flüssigkristallinen Phase wurden stäbchenförmige, formanisotrope Amphiphile verwendet, die ausschließlich eine lamellare Phase (L?) zeigen und eine polymerisierbare funktionelle Gruppe tragen. Es wurde ein neuer Vernetzertyp eingeführt, der entsprechend der Phasenstruktur der verwendeten Amphiphile angepasst war. Durch photoinduzierte, radikalische Polymerisation in der flüssigkristallinen Phase nach vorhergegangener Orientierung der Moleküle durch ein äußeres magnetisches Feld wurden dreidimensional stabile Hydrogele erhalten. Eine einheitliche makroskopische Orientierung der lamellaren Schichten wurde mit der Röntgenbeugung, der winkelabhängigen With und durch Polarisationsmikroskopie festgestellt. Isotrope Quellungsmessungen mit einem Lösungsmittel, das keine Flüssigkristallphase induziert, zeigten anisotropes Quellungsverhalten, verursacht durch die Vernetzung in der flüssigkristallinen Phase, die Vernetzung zwischen den lamellaren Schichten („inter layer“) gegenüber der Vernetzung in den lamellaren Schichten („intra layer“) bevorzugt. Nach Entfernen des Wassers wird eine lokale Topologie des Netzwerks erzeugt, die anisotrop ist. Detaillierte Informationen über die Ankopplung der flüssigkristallinen Phase an die Konformation der Netzkette und über die Topologie des Netzwerkes gab die Untersuchung der makroskopische Dimension der Proben in Abhängigkeit ihres Wassergehalts (Hygroelastik). Innerhalb der lamellaren Phase quillt das anisotrope Hydrogel bevorzugt senkrecht zu den Lamellen, während die Dimension horizontal dazu nahezu konstant bleibt. Diffusionsexperimente mit Tracermolekülen gaben weiteren Aufschluss über die Schichtstruktur der Hydrogele. Diffusion senkrecht zu den Lamellen ist wesentlich langsamer. ; Lyotropic liquid single crystal hydrogels (LSCH) with macroscopic uniform orientation were synthesized. Formanisotropic, rod like amphiphiles which show exclusively a lamellare phase were used to form the liquid crystalline phase. A new type of crosslinker molecule which incorporates perfectly in the lamellar phase was developed. After orientation of the molecules in an external magnetic field the three dimensional stable hydrogels were obtained by a photo induced radical polymerization reaction within the liquid crystalline phase. The macroscopical uniform orientation of the lamellar layers was characterized by x-ray scattering, 2H-NMR spectroscopy and polarization microscopy. The samples showed anisotropic swelling if they were treated with a solvent which does not induce a liquid crystalline phase. This behaviour is due to the crosslinking reaction within the liquid crystalline phase. This causes that crosslinks within the lamellare phase are formed preferentially compared with crosslinks between the lamellae. In the dry state a topology of the network is formed which is locally anisotropic. Detailed information about the coupling of the liquid crystalline phase and the polymeric chain and the topology of the network were obtained by measuring the change of dimension of the samples depending on their water content (hygroelastic). Within the lamellare phase swelling perpendicular to the lamellae is preferred whereas the dimension parallel to the lamellar stays constant. To get more information on the layered structure of the hydrogels diffusions experiments with tracer molecules were performed. Diffusion perpendicular to the lamellae is significantly slower compared with diffusion parallel to the lamellae.
Anisotrope Hydrogele ; Anisotropic Hydrogels
Hickl, Markus Johannes (author)
2003-01-01
Theses
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