Polymer Gradient Materials

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Claußen, Kai U.:
Polymer Gradient Materials.
Bayreuth , 2013 . - 161 S.
( Dissertation, 2013 , Universität Bayreuth, Bayreuther Graduiertenschule für Mathematik und Naturwissenschaften - BayNAT)

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Abstract

This thesis deals with the preparation and characterization of longitudinal polymer gradient materials (PGMs). The inspiration for this work comes from nature: mussel byssus threads are soft-hard gradient biomaterials. These gradient threads are formed by a polyaddition process, show unique mechanical properties and demonstrate how nature solves the engineering problem of connecting two materials of different modulus. Therefore, the adaptation to synthetic polymer gradient materials is very interesting in terms of the development of materials with unique properties. In this thesis, the prepared PGMs were systematically prepared and studied concerning the influence of the gradient structure on the tensile properties. Furthermore, the preparation of biopolymer gradient materials was envisioned for biomedical applications. PGMs were also utilized to continuously change the surface topography. In summary, this work reveals how bulk, longitudinal PGMs can be prepared, analyzed, and adapted to obtain materials with unique mechanical properties, biomedical relevance or tailored topography.

Abstract in weiterer Sprache

Die vorliegende Doktorarbeit umfasst die Herstellung und Charakterisierung von longitudinalen polymeren Gradientenmaterialien (PGM). Inspiriert wurde diese Arbeit von der Muschelseide, dem sogenannten Muschelbyssus. Dieses weich-harte Gradienten-biomaterial wird in einem natürlichen Polyadditionsprozess hergestellt, zeigt einzigartige mechanische Eigenschaften und meistert die Herausforderung, zwei Materialien mit unterschiedlichem Modul miteinander vorteilhaft zu verknüpfen. Deswegen ist die Nach-ahmung dieser natürlichen Gradientenmaterialien im Hinblick auf die Entwicklung von neuartigen Materialien mit einzigartigen mechanischen Eigenschaften sehr interessant. In dieser Arbeit wurden eine Vielzahl von synthetischen PGM systematisch hergestellt und untersucht bezüglich des Einflusses der Gradientenstruktur auf die Zug-Eigenschaften der Probe. Darüber hinaus wurden Gradientenmaterialien auf Basis eines Biopolymer-Systems hergestellt, das für biomedizinische Anwendungen interessant sein könnte. Ausserdem wurden PGM verwendet, um die Oberflächentopographie kontinuierlich zu verändern. Die vorliegende Doktorarbeit beschreibt, wie longitudinale PGM hergestellt, charakterisiert und angepasst werden können werden können, um Materialien mit einzigartigen mechanischen Eigenschaften, biomedizinischer Relevanz oder maßgeschneiderter Topographie zu erhalten.