Deuteronen-Kernresonanz-Untersuchungen an flüssigkristallinen Polymeren : Kollektive Bewegungen, Direktordynamik und viskoelastische Eigenschaften

An spezifisch deuterierten flüssigkristallinen Haupt-Seitenketten-Polymeren werden Deuterium-Kernresonanz (NMR)-Untersuchungen zur molekularen Dynamik durchgeführt. Besonderes Interesse gilt dabei der Dynamik in der nematischen Phase dieser flüssigkristallinen Systeme. Die Analyse von Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG)-Experimenten zeigt, dass die transversale Deuterium-NMR-Relaxation der Polymere in dieser Phase von langsamen kollektiven Bewegungen dominiert wird. Das beobachtete Dispersionsgesetz der CPMG-Relaxationszeiten ist charakteristisch für dreidimensionale nematische Ordnungsdirektorfluktuationen. <br> <br>Zur Charakterisierung der Direktordynamik in Gegenwart eines starken Magnetfelds wird die Zeitentwicklung der Deuterium-NMR-Spektren der Polymersysteme nach <br>einer abrupten Probenrotation aufgezeichnet. Die Linienformanalyse der zeitabhängigen Deuterium-NMR-Spektren zeigt, dass die Reorientierung für Auslenkungen von 90 Grad durch eine räumlich periodische, transiente Störung des Direktorfelds erfolgt. Sie liefert darüber hinaus Informationen über die Zeitentwicklung der Direktororientierung. Durch Analyse dieser Zeitentwicklung auf der Basis der Leslie-Ericksen-Theorie können detaillierte Informationen über das viskoelastische Verhalten der untersuchten Polymere ermittelt werden: Man erhält vier der fünf unabhängigen Viskositätskoeffizienten der nematischen Phase, sowie das Verhältnis aus Spreiz- und Biegeelastizität. Verwendet man diese Ergebnisse bei der Analyse der CPMG-Experimente, so erhält man mit Hilfe eines neu entwickelten Modells für langsame Bewegungen Absolutwerte für die anisotropen elastischen Konstanten. Damit kann erstmals ein nahezu vollständiger Satz von viskoelastischen Parametern für thermotrope Hauptketten-Polymere ermittelt werden. <br> <br>Die Ergebnisse sind für die technologische Anwendung der Polymere von großer Bedeutung. Darüber hinaus ermöglichen sie eine kritische Überprüfung von postulierten Skalierungsgesetzen für die viskoelastischen Parameter dieser Systeme. Es zeigt sich, dass die extrem große Spreizelastizität den theoretischen Vorhersagen von de Gennes entspricht.

Author dc:creator

• Tittelbach, Markus

Contributors dc:contributor

• Kothe, Gerd

• Ordnungsdirektorfluktuationen
• Viskoelatische Eigenschaften
• Deuterium-NMR spectroscopy
• liquid crystalline polymers
• directorfluctuations
• viscoelastic properties

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