Polymer materials
In the research field Polymeric Materials, new fundamental knowledge and skills are developed through scientific materials research, and the know-how and technical prerequisites are created to be able to work on the questions of application-oriented materials development at the ibac.
Informationen über aktuelle Entwicklungen, Publikationen und Teamneuigkeiten
Biobasierte Baustoffe
Nature produces a variety of substances in large quantities. Each of them has a unique combination of useful properties, which means that the potential for the development of new materials cannot even be foreseen today. Nevertheless, a large proportion is only thermally recycled or has to be disposed of in costly landfills.
In this focus, we develop methods for raw material and material recycling of biogenic residues, i. H. Substances that are produced by nature in large quantities, but have hardly been used as resources and, above all, do not compete with food production. Our main sources are poultry feathers, crab shells, insect shells and grasses. These are broken down, modified and/or processed using chemical processes in such a way that they can be integrated into the economic value chain. There, their use offers the possibility of using material-specific advantages, improving the CO2 balance and thus paving the way to a society based on renewable raw materials.
Contact person: Nils Münstermann, Paul Marten, Fabian Weitenhagen, Lena Schmitz
Current projects: Biobasierte Polyesterharze für Tiefziehverfahren (BioHarz) ❖ Glasverklebung mit biogenen Reststoffen ❖ Filzgleiter ❖ Nachhaltige Spanplatten
Completed projects: Biokompositwerkstoffe ❖ Biobasierte Lasuren und Klebstoffe für Holz ❖ Biosuperabsorber ❖ Recyclingschäume ❖ KeraSan ❖ bio-based compounds ❖ Chitin-based bioplastics ❖ Building material from feathers ❖ Fire protection wood
Gele in der Bauwerksinstandhaltung
Die Erhaltung und Sanierung bestehender Bauwerke stellt eine zentrale Herausforderung im modernen Bauwesen dar. Konventionelle Methoden erfordern oft einen tiefgreifenden Eingriff in die Bausubstanz und sind mit erheblichem Materialaufwand sowie hohen Kosten verbunden. Hydrogele – dreidimensionale, wasserquellbare Polymernetzwerke – bieten hier eine ressourcenschonende Alternative. Hydrogele sind vielseitig anpassbar und werden daher bereits erfolgreich in der Industrie genutzt.
Neben der Feuchteregulierung eignen sich Hydrogele auch zur Sanierung von Stahlbeton, der durch Carbonatisierung und Chlorideintrag geschädigt werden kann. Hochalkalische Hydrogele bieten hier einen innovativen Ansatz, da sie mittels Ionenaustauschmechanismen Carbonationen aus dem Porengefüge entfernen und durch Hydroxidionen ersetzen, wodurch der ursprüngliche alkalische Schutz des Betons wiederhergestellt wird. Ihre elektrische Leitfähigkeit macht sie zudem als Kopplungsmedium für elektrochemische Verfahren wie die elektrochemische Chloridentfernung (Electrochemical Chloride Extraction, ECE) nutzbar. Durch gezielte Anpassung ihrer rheologischen Eigenschaften können sie an vertikalen Flächen, in Hohlräumen oder in feinen Rissen appliziert werden, ohne unkontrolliert abzulaufen. Ein weiterer Vorteil liegt in ihrer reversiblen Anwendung: Nach Abschluss des Sanierungsprozesses lassen sich die Gele rückstandslos von der Oberfläche entfernen.
Aktuelle Forschungsprojekte konzentrieren sich darauf, die ionischen Austauschprozesse gezielt zu steuern, um die Effizienz der Hydrogele in der Bauwerkserhaltung weiter zu verbessern. Zudem wird an der Optimierung der Wasserdampf- und Feuchtesorptionseigenschaften für unterschiedliche klimatische Bedingungen gearbeitet. Ein weiteres Ziel ist die Entwicklung skalierbarer Herstellungs- und Applikationsprozesse, um Hydrogele in großflächigen industriellen Anwendungen wirtschaftlich einsetzbar zu machen.
Durch die Integration von Hydrogel-Technologien in das Bauwesen ergeben sich neue Möglichkeiten für eine nachhaltige Bauwerkserhaltung und -sanierung. Die gezielte Modifikation ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften erlaubt eine flexible Anpassung an spezifische Anwendungsbereiche und eröffnet damit neue Perspektiven für den ressourcenschonenden Umgang mit bestehenden Bauwerken.
Contact person: Tim Mrohs
Current projects: Hochalkalische Hydrogele zur Verhinderung karbonatisierungsbedingter Korrosionsprozesse (Gelko)
Completed projects: Development of a cationic hydrogel for concrete restoration ❖ Development of a 2-component rehabilitation system for the treatment of crack flanks in reinforced concrete ❖ Chloride extraction with hydrogels
Ion conductive polymers
Electrically and ionically conductive polymer materials based on polyethylene glycol and lithium salts not only play a central role in the energy industry, but also have great potential in the construction industry. The electrical properties form the basis of our application-oriented material development with the current focus on electrochromic detectors and polymer sensors in their applications for the detection of reinforcing steel corrosion.
Within the focus "Ion-conductive polymers", the main work for us chemists is in the area of preparative and applied polymer chemistry and we use the methods of "classical" chemical structure elucidation, such as NMR, IR or DSC. In addition, we use typical electronic measuring methods, impedance spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry. In the sense of interdisciplinary technology transfer, we transfer chemical facts to problems from the engineering field and thus make a significant contribution to the further development of the solution-oriented strategy pool.
Contact person: Prof. Oliver Weichold
Current projects:
Completed projects: Development of an in situ manufactured multi-ring electrode for depth-graded monitoring of moisture behaviour in concrete components ❖ Electrochromic components for use in a corrosion or CCP monitoring system ❖ Development of a system for permanent monitoring of corrosion in reinforced concrete components based on novel injectable polymer sensors
Job offers
Theses (Chemistry, Civil Engineering, UIW)
Looking for a Bachelor's or Master's thesis? If you are interested in one of our topics, please get in touch with Nils Münstermann or one of the above contacts for a non-binding discussion.
Research practicals (Chemistry M. Sc.)
Students on the Chemistry (M. Sc.) course can carry out the freely selectable research internship with us. If you are interested in one of the above-mentioned research areas, please contact the responsible contact person, Nils Münstermann , directly or come by for a non-binding discussion by appointment.
Student research projects (UIW)
We offer students on the environmental and technological aspects of our key research areas the opportunity to carry out student research projects in environmental engineering. Please contact Nils Münstermann directly if you have any questions about the topics or a more precise definition.