blockcopolymerbasierte

Blockcopolymerbasierte Materialien beziehen sich auf Stoffsysteme, deren Struktur und Funktion aus Blockcopolymeren resultieren. Blockcopolymere sind Makromoleküle, die aus zwei oder mehr chemisch unterschiedlichen Polymerblöcken bestehen, die kovalent miteinander verbunden sind. Wegen der mangelnden Affinität der Blöcke zueinander zeigen sie eine mikroskopische Phasentrennung, wodurch in der Regel regelmäßige nanostrukturierte Muster entstehen, zum Beispiel Lamellen, Zylinder, Kugeln oder Gyroidformen. Die auftretende Morphologie hängt vom Volumenanteil des Blocks, dem Flory-Huggins-Chi-Parameter und der Gesamtgröße des Moleküls ab. Typische Domänenabstände liegen im Bereich von einigen Nanometern bis zu mehreren zehn Nanometern.

Die Blöcke übernehmen unterschiedliche Funktionen; in vielen Systemen liefern sie mechanische Eigenschaften, chemische Funktionalität oder Kompatibilität mit Lösungsmitteln. Die Selbstorganisation lässt sich durch Thermal- oder Lösungsmittelbehandlung steuern. Verarbeitungstechniken umfassen thermische oder solvent-annealing, sowie Directed Self-Assembly, bei der Musterebenen auf Substraten genutzt werden, um orientierte Ordnung zu erreichen.

Blockcopolymerbasierte Materialien finden Anwendung in der Nanolithografie-Musterbildung, in Membranen für Gas- und Wasserseparation, in Drug-Delivery-Systemen (Mikellen und Nanocarrier), in funktionellen Beschichtungen sowie als Vorstufen für die Herstellung poröser anorganischer Strukturen. Durch Blöcke mit unterschiedlichen chemischen oder physikalischen Eigenschaften lassen sich Templates für Metall-, Silizium- oder Oxidstrukturen erstellen und optische oder energetische Funktionen realisieren.

Typische Systeme sind PS-b-PMMA, PS-b-PI, PB-b-PDMS, die als Modellsysteme dienen. Synthetisiert wird über kontrollierte Polymerebildung wie RAFT, ATRP oder lebende Anionenpolymerisation, womit Blocklängen und Volumenanteile präzise einstellbar sind.