Elektroaktive Polymere zur Kontrolle von Reaktionen und Materialeigenschaften (E-Brush)

DFG-Projekt PL 571/15-1

Hochtemperaturstoffwandlungen werden für viele Materialien die einzige Methode zur Realisierung bleiben, da die Thermodynamik und/oder die Kinetik hohe Temperaturen zur Synthese erfordern. Eine optimale Gestaltung der Synthesebedingungen wird daher weiterhin ein wichtiger Beitrag zur ressourcenschonenden Schaffung von Hochleistungsmaterialien leisten. Dabei ist eine Elektrifizierung der Syntheseprozesse eine wichtige Möglichkeit, erneuerbare Energien für die Herstellung derartiger Materialien zu nutzen. An dieser Aufgabe arbeiten wir in einem breiteren Kontext, indem wir Elektrochemie verwenden, um die Eigenschaften von kolloidalen Dispersionen und Grenzflächen zu kontrollieren und zu verändern. Schaltbare Emulgierungen und Emulsionsbrüche könnten zukünftig Prozesse in der Verfahrenstechnik erleichtern. Zudem haben wir in Kollaboration mit der TU Chemnitz an Anionentauschermembranen für die Wasserelektrolyse geforscht, die als eine fluorfreie Alternative zu Nafion dienen könnten [Mazumder et al., ACS Appl. Mater. Interfaces, 2025]. 

In dem Projekt E-Brush werden elektroaktive Polymerbeschichtungen verwendet, die für eine schaltbare Katalyse eingesetzt werden könnten. Im Kontext des Projekts wurden auch Mischungen aus verschiedenen Blockcopolymeren untersucht, die abhängig vom Elektrodenpotential ihren Aggregationszustand verändern. Bei hohen Potentialen aggregiert nur Polymer 1, bei niedrigen Potentialen aggregiert nur Polymer 2, dazwischen aggregieren beide, während bei extremen Potentialen keines der beiden Polymere eine Aggregation aufweist [Schildknecht et al., ACS Polym. Au, 2026].   Zudem konnten Nichtgleichgewichtsstrukturen mit Hilfe eines elektrochemischen Triggers equilibriert werden. Diese Arbeiten sollen zukünftig dazu dienen, binäre Polymerbeschichtungen auf Elektroden aufzubringen und abhängig von dem Elektrodenpotential die katalytischen Eigenschaften der Oberfläche in verschiedene Reaktionsrichtungen zu treiben [Dagand et al., Langmuir, 2026].