Monte-Carlo-Simulationen polymerer Netzwerke mit lokaler Wechselwirkung: vernetzte Copolymere und Polymermischungen
In dieser Arbeit werden Struktur und Dynamik von Polymernetzwerken mit Hilfe von Computersimulationen im Bindungs-Fluktuations-Modell (BFM) untersucht. Der Schwerpunkt wird auf die Frage gelegt, wie sich die nichttriviale Struktur von Netzwerken bemerkbar macht, wenn lokale Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Molekülen auftreten. Die Frage steht im engen Zusammenhang mit dem noch immer offenen Problem der Strukturbestimmung und -modellierung von Polymernetzwerken allgemein. Dabei zeigt es sich, dass Polymernetzwerke mit lokalen Wechselwirkungen sehr gute Modellsysteme für das Studium komplizierter lokaler Prozesse in Polymernetzwerken sind. Es werden zwei unterschiedliche Systeme betrachtet. Zuerst werden lamellar geordnete Copolymerschmelzen vernetzt. Dabei wird das Vernetzungsverhalten und die Relaxation nach Ausschalten der Wechselwirkung untersucht. Im zweiten, größeren Teil wird die Mikrophasenseparation von Polymermischungen studiert, die in der homogenen Phase vernetzt wurden. Hierbei war es nötig, für die Simulation auf einem sehr großen Gitter eine Parallelisierung des BFM zu entwickeln. Die Simulationen geben klare Hinweise darauf, dass Strukturen weit oberhalb der Netzkettenskala die charakteristische Länge von Netzwerkprozessen bestimmen. Bei der Mikrophasenseparation verformen sich einzelne Netzketten nur unwesentlich. Verformungen ergeben sich auf der Skala von Netzwerkclustern, die aus vielen Netzketten bestehen.
polymer networks, polymer physics, computer simulation, phase separation, parallel code
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