Polymere Materialien
Im Forschungsfeld Polymere Materialen wird durch eine naturwissenschaftliche Materialforschung zum einen neues grundlegendes Wissen und Können erarbeitet, zum anderen das Know-how sowie die technischen Voraussetzungen geschaffen, um die Fragestellungen der anwendungsorientierten Materialentwicklung des ibac bearbeiten zu können.
Die Arbeitsgruppe Polymere Materialien betreut auch die chemische und instrumentelle Analytik. Mehr→
Aktuelle Stellenangebote und Informationen zu Abschlussarbeiten, Forschungspraktika und Studienarbeiten. Mehr→
Bio-basierte Baustoffe
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: Fabian Weitenhagen, Nils Münstermann
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:
- Poultry Feather Waste as Bio-Based Cross-Linking Additive for Ethylene Propylene Diene Rubber
M. Brenner, O. Weichold
Polymers 2021, 13, 3908. https://doi.org/10.3390/polym13223908 - Autogenous Cross-Linking of Recycled Keratin from Poultry-Feather Waste to Hydrogels for Plant-Growth Media
M. Brenner, O. Weichold
Polymers 2021, 13, 3581. https://doi.org/10.3390/polym13203581 - 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). - Sorption-active transparent films based on chitosan
M. B. Endres, O. Weichold
Carbohydrate Polym. 2019, 208, 108–114. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.12.031
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:
- Hydrolytic Stability of Crosslinked, Highly Alkaline Diallyldimethylammonium Hydroxide Hydrogels
B. Mrohs, O. Weichold
Gels 2022, 8, 669. https://doi.org/10.3390/gels8100669
- A 3-in-1 alkaline gel for the crack injection in cement-based materials with simultaneous corrosion protection and re-passivation of crack-crossing steel rebars
Jung, O. Weichold
Construction and Building Materials 2022, 344, 128092. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.128092 - Multivalent Allylammonium-Based Cross-Linkers for the Synthesis of Homogeneous, Highly Swelling Diallyldimethylammonium Chloride Hydrogels
B. Mrohs, O. Weichold
Gels 2022, 8, 100. https://doi.org/10.3390/gels8020100
- Alkaline hydrogels as ion-conducting coupling material for electrochemical chloride extraction
A. Jung, A. Faulhaber, O. Weichold
Mater. Corr. 2021, 72, 1448–1455. 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
Ionenleitfähige Polymere
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: Prof. Oliver Weichold
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:
- Synergistic effects in cross-linked blends of ion-conducting PEO-/PPO-based unsaturated polyesters
P. B. Sassmann, O. Weichold
Ionics 2021, 27, 3857–3867. https://doi.org/10.1007/s11581-021-04149-z (open access)
- 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
Analytik und Prozesstechnik
Zur Durchführung der Forschungs- und Entwicklungsprojekte erweitern wir ständig unsere Ausstattung im Bereich Analytik und Prozesstechnik. Im Bereich der Polymerverarbeitung haben wir mit Walzwerk, Kneter, Extruder und Heizpresse eine komplette Linie zur Herstellung von Compositwerkstoffen im Labormaßstab zur Verfügung. Ansprechpartner im Bereich Polymerverarbeitung ist Thomas Lohmeier.
Abschlussarbeiten (Chemie, Bauingenieurwesen, UIW)
Auf der Suche nach einer Bachelor- oder Masterarbeit? Wenn Sie eines unserer Themen interessiert, wenden Sie sich bitte für ein unverbindliches Gespräch an Tim Mrohs oder einen der o. g. Ansprechpartner.
Forschungspraktika (Chemie M. Sc.)
Studierende im Studiengang Chemie (M. Sc.) können bei uns das frei wählbare Forschungspraktikum durchfühen. Bei Interesse an einem der o. g. Forschungsschwerpunkte wenden Sie sich bitte direkt an den zuständigen Ansprechpartner, an Tim Mrohs oder kommen Sie nach Vereinbarung zu einem unverbindlichen Gespräch vorbei.
Studienarbeiten (UIW)
Zu den Umwelt- und technologischen Aspekten unserer Forschungsschwerpunkte bieten wir für Studierende im Studiengang Umweltingenieurwissenschaften die Möglichkeit zur Durchführung von Studienarbeiten. Bei Fragen zu den Themen bzw. einer genaueren Eingrenzung wenden Sie sich bitte direkt an Tim Mrohs.
Poly News
Lust auf innovative chemische Forschung mit direktem Anwendungsbezug? Schnuppern Sie doch mal als HiWi oder Forscher bei uns rein. Mehr→
Neue Veröffentlichung
T. B. Mrohs, O. WeicholdHydrolytic Stability of Crosslinked, Highly Alkaline Diallyldimethylammonium Hydroxide HydrogelsGels 2022, 8, 669. https://doi.org/10.3390/gels8100669
Neue Veröffentlichung
A. Jung, O. Weichold A 3-in-1 alkaline gel for the crack injection in cement-based materials with simultaneous corrosion protection and
Neue Veröffentlichung
T. B. Mrohs, O. Weichold Multivalent Allylammonium-Based Cross-Linkers for the Synthesis of Homogeneous, Highly Swelling Diallyldimethylammonium Chloride Hydrogels Gels 2022,
Neuer Doktorand
Seit Januar unterstützt Nils Münstermann die Arbeitsgruppe im Bereich bio-basierte Baustoffe und entwickelt quellbare Chitosanderivate für Beton- und Agraranwendungen.
Vortragsankündigung
O. Weichold Alkaline hydrogels – multifunctional materials for concrete rehabilitation – International Congress on Polymers in Concrete (IPCIC 2022) VERSCHOBEN
Vortragsankündigung
O. Weichold Hochalkalische Hydrogele – die Schweizer Taschenmesser der Instandsetzung NuBau – 5. Tagung Nutzerorientierte Bausanierung, Weimar. VERSCHOBEN AUF 2023
Neue Veröffentlichung
M. Brenner, O. Weichold Poultry Feather Waste as Bio-Based Cross-Linking Additive for Ethylene Propylene Diene Rubber Polymers 2021, 13(22), 3908
Masterarbeit abgeschlossen
Herzlichen Glückwunsch an Nils Münstermann zum erfolgreichen Abschluss der Masterarbeit mit dem Titel „Synthese und Eigenschaften von Superabsorbern auf Basis
Titelseite
Die Veröffentlichung Alkaline hydrogels as ion-conducting coupling material for electrochemical chloride extraction von Andre Jung in Mater. Corr. hat es
Neue Veröffentlichung
P. B. Sassmann, O. Weichold Synergistic effects in cross-linked blends of ion-conducting PEO-/PPO-based unsaturated polyesters Ionics 2021, 27, 3857–3867 (open access)