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Teilprojekt A.4

Molekulare Simulationen von Hydrogelen

 

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Hydrogel.
Warum quellen und kollabieren Hydrogele?

Hydrogele sind in Natur und Technik von großer Bedeutung. Hydrogele sind dreidimensionale hydrophile Polymernetzwerke, die in Wasser auf ein Vielfaches ihrer Eigenmasse quellen können. Die Einsatzfelder von Hydrogelen sind vielfältig. Sie reichen heute schon von Babywindeln bis zur chromatographischen Reinigung von Proteinen und werden in Zukunft rasch expandieren. In den unterschiedlichen Anwendungen werden verschiedene Eigenschaften der Hydrogele ausgenutzt: thermodynamische, mechanische und chemische, wobei sowohl das Gleichgewicht als auch die Kinetik von Bedeutung ist.

Die Arbeiten auf dem Gebiet der Untersuchung von Hydrogelen sind heute überwiegend experimentell geprägt. Dort wo eine Modellierung erfolgt, basiert diese in der Regel auf einfachen phänomenologischen Ansätzen oder Coarse Grain Modellen. Gerade die neuen, anspruchsvollen Anwendungen setzen jedoch ein tieferes Verständnis der Vorgänge in Hydrogelen voraus, das nur durch eine detaillierte Betrachtung auf der molekularen Ebene zu erhalten ist.

Der Anwendung molekularer Simulationen auf Hydrogele stehen jedoch bisher noch erhebliche Hindernisse im Weg. Diese resultieren vor allem daraus, dass in dem Polymernetzwerk großräumige kooperative Effekte auftreten und deshalb große Bereiche über lange Zeiten hinweg beobachtet werden müssen, um zuverlässige Aussagen über das makroskopische Verhalten treffen zu können. Erschwerend kommt hinzu, dass für das Verhalten der Hydrogele starke, langreichweitige Wechselwirkungen eine erhebliche Rolle spielen.

 

 

Weitere Informationen über dieses Teilprojekt


Das Teilprojekt wurde ab April 2008 an der Technische Universität Kaiserslautern weiterbearbeitet und zum Juni 2009 beendet.