Elektrisch und ionisch leitfähige Polymermaterialien auf der Basis von Polyethylenglykol und Lithiumsalzen spielen nicht nur in der Energiewirtschaft eine zentrale Rolle, sondern haben auch in der Bauindustrie ein großes Potential. Die elektrischen Eigenschaften bilden die Basis unserer anwendungsorientierten Materialentwicklung mit dem aktuellen Fokus auf elektrochromen Detektoren und Polymersensoren in ihrer Anwendungen zur Detektion von Betonstahlkorrosion.
Innerhalb des Schwerpunkts „Ionenleitfähige Polymere“ liegt für uns Chemiker die Hauptarbeit im Bereich präparative und angewandte Polymerchemie und wir nutzen die Methoden der „klassischen“ chemischen Strukturaufklärung, wie z. B. NMR, IR oder DSC. Daneben bedienen wir uns typischer elektronischer Messverfahren, Impedanzspektroskopie (EIS) und Cyclovoltammetrie. Im Sinne des interdisziplinären Technologietransfers übertragen wir chemische Sachverhalte auf Probleme aus dem Ingenieurbereich und stellen leisten damit einen wesentlichen Beitrag zur Weiterentwicklung des lösungsorientieren Strategiepools.
Ansprechpartner: Pia Sassmann, Tobias Boehnke
Aktuelles Projekte: Entwicklung einer in situ gefertigten Multiringelektrode zur tiefengestaffelten Überwachung des Feuchteverhaltens in Betonbauteilen ❖ Elektrochrome Bauteile zur Anwendung in einem Korrosions- bzw. KKS-Monitoringsystem
Abgeschlossene Projekte: Entwicklung eines Systems zur permanenten Überwachung von Korrosion in Stahlbetonbauteilen auf Basis neuartiger injizierbarer Polymer-Sensoren
Veröffentlichungen
- Elektrochromie zur Visualisierung kleiner Strommengen
T. Juraschek, O. Weichold
Beton 2019, 5, 168–171.
- Preparation and characterisation of ion-conductive unsaturated polyester resins for the on-site production of resistivity sensors
P. B. Sassmann, O. Weichold
Ionics 2019, 25, 3971–3978. https://doi.org/10.1007/s11581-019-02958-x
- Development of an electrochromic device triggered by the macrocell current in chloride-induced corrosion of steel-reinforced concrete
T. Juraschek, O. Weichold
J. Phys. Org. Chem. 2017;e3739. https://doi.org/10.1002/poc.3739
Umweltbewusstes Bauen erfordert nicht nur Innovationen im Neubaubereich, sondern auch neue Wege der Instandsetzung. Heutige Maßnahmen erfordern häufig ein stark invasives Eingreifen in die Struktur der Bauwerke. Hydrogele, d. h. wasserquellbare oder gequollene Polymernetzwerke, sind eine ausgezeichnete Alternative zur nachhaltigen, kostengünstigen und minimalinvasiven Sanierung.
Flüssiges Wasser bzw. die periodische Änderung des Sättigungsgrades spielt in unseren Breiten eine wesentliche Rolle in porösen Baustoffen und ist nicht zuletzt für viele Schäden verantwortlich. Gele können durch ihr einstellbares Quellverhalten einen wesentlichen Beitrag zur Regulierung des Feuchtehaushalts in Baustoffen beitragen.
Zusätzlich zur Feuchtigkeit können aus der Umwelt eingetragene Stoffe wie z. B. Kohlendioxid, Tausalze u. ä. zu Schäden an Bewehrungsstählen aber auch am Zementstein führen. In den laufenden Projekten gehen wir vornehmlich das Problem von korrodierendem Stahl in zementgebundenen Baustoffen mit Hilfe von alkalischen Hydrogelen an. Hierbei wird das Prinzip eines Ionentauschers ausgenutzt, um z. B. Carbonationen aus dem Porengefüge zu entfernen und durch Hydroxid zu ersetzen. Wesentliche Untersuchungsgegenstände sind dabei neben der Dynamik des Ionenaustauschprozesses auch Methoden zur Kontrolle der rheologischen Eigenschaften der Gele, um diese optimal für ihre jeweiligen Applikationen z. B. an Wand, Decke oder in Rissen einzustellen. Am Ende des Prozesses können unsere Gele rückstandsfrei von den Oberflächen entfernt werden.
Ansprechpartner: Tim Mrohs
Aktuelle Projekte: Entwicklung eines 2-Komponenten Sanierungssystems zur Behandlung von Rissflanken in Stahlbeton ❖ Entwicklung eines kationischen Hydrogels für die Betonsanierung
Abgeschlossene Projekte: Chloridentzug mit Hydrogelen
Veröffentlichungen:
- Alkaline hydrogels as ion-conducting coupling material for electrochemical chloride extraction
A. Jung, A. Faulhaber, O. Weichold
Mater. Corr. 2021, https://doi.org/10.1002/maco.202112373 (open access).
- Influence of Environmental Factors on the Swelling Capacities of Superabsorbent Polymers Used in Concrete
A. Jung, M. B. Endres, O. Weichold
Polymers 2020, 12, 2185. https://doi.org/10.3390/polym12102185 (open access).
- Realkalisierung mit hoch-alkalischen Gelen
A. Jung, O. Weichold
Beton 2018, 11, 422–423.
- Preparation and characterisation of highly alkaline hydrogels for the re-alkalisation of carbonated cementitious materials
A. Jung, O. Weichold
Soft Matter. 2018, 14, 8105–8111. https://doi.org/10.1039/C8SM01158C
Die Natur produziert eine Vielzahl von Stoffen in großen Mengen. Jeder von ihnen besitzt eine einzigartige Kombination an nützlichen Eigenschaften, wodurch das Potential für die Entwicklung neuer Werkstoffe heute noch gar nicht absehbar ist. Trotzdem wird ein Großteil lediglich thermisch verwertet oder muss aufwendig deponiert werden.
In diesem Schwerpunkt entwickeln wir Methoden zur rohstofflichen und werkstofflichen Verwertung biogener Reststoffe, d. h. Stoffe die von der Natur in großen Mengen produziert, aber bisher kaum als Ressourcen genutzt werden und vor allem nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion stehen. Unsere Wesentlichen Quellen sind Geflügelfedern, Krabbenschalen, Insektenpanzer und Gräser. Durch chemische Verfahren werden diese so aufgeschlossen, modifiziert und/oder verarbeitet, dass sie in die wirtschaftliche Wertschöpfung eingebunden werden können. Dort bietet ihr Einsatz die Möglichkeit materialspezifische Vorteile zu nutzen, die CO2-Bilanz zu verbessern und so den Weg hin zu einer auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Gesellschaft zu ebnen.
Ansprechpartner: Markus Brenner, Tobias Boehnke, Fabian Weitenhagen
Aktuelle Projekte: Bio-basierte Lasuren und Klebstoffe für Holz ❖ Biosuperabsorber ❖ Recyclingschäume ❖ Biokomposit-Werkstoff ❖ KeraSan ❖ biobasierte Compounds ❖ Biokunststoffe auf Chitinbasis
Abgeschlossene Projekte: Baumaterial aus Federn ❖ Brandschutz Holz
Veröffentlichungen:
- Protein Hydrolysates from Biogenic Waste as an Ecological Flame Retarder and Binder for Fiberboards
M. Brenner, O. Weichold
ACS Omega 2020, 5, 32227. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c03819 (open access).
- Anti-Frothing Effect of Poultry Feathers in Bio-Based, Polycondensation-Type Thermoset Composites
M. Brenner, C. Popescu, O. Weichold
Appl. Sci. 2020, 10, 2150. https://doi.org/10.3390/app10062150 (open access).
Seit 1.1.2019 läuft das ZIM-Innovationsnetzwerk NawaMe: Baumaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen für den Metallleichtbau. Um immer am Puls der Zeit zu sein, besteht im Innovationsnetzwerk NawaMe eine enge Zusammenarbeit mit innovativen Unternehmen und Forschungseinrichtungen. Gemeinsam mit anderen Netzwerkpartnern entwickeln wir im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsprojekten neue Lösungen aus nachwachsenden Rohstoffen und Metall für das Bauwesen.
NaWaMe geht in die zweite Runde: am 1.1.2020 begann die zweite Phase des Netzwerks. Das ibac arbeitet im Rahmen des Netzwerks seit September 2019 an der Entwicklung nachwachsender Elastomerlager. Dabei sollen die aktuell aus petrochemischen Quellen stammenden Komponenten schrittweise durch natürliche ersetzt werden, natürlich ohne Einbußen in den mechanischen Kennwerten.
Ansprechpartner: Markus Brenner
Aktuelle Projekte: Nachwachsende Elastomerlager
Diese Werkstoffe leben vom Mehrwert, den Polymere in die ansonsten anorganisch gebundenen Systeme einbringen. Die Entwicklung von maßgeschneiderten Polymeren für polymermodifizierte zementgebundene Systeme (PCC), polymerimprägnierte Betone (PIC) und polymere Betonzusatzmittel und –stoffe erfordert die genaue Kenntnis der Wechselwirkungen an den Grenzflächen des Zementsteins und der Zuschlagstoffe.
Anspechpartner: Pia Sassmann
Aktuelles Projekt: Numerische Strukturanalyse für das in silico Design moderner Hybridmaterialien
