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5.5 Photothermische Deformation eines transienten Polymernetzwerkes
Abbildung 5.34: Deformation eines transienten Polymernetzwerkes in Folge
eines Temperaturgradienten (Skizze). Die Pfeile deuten das lokale Verschiebungsfeld
an. Innerhalb der Maschen, die auf Zeitskalen der Polymer/Lösungsmitteldiffusion
existieren, sind die Kolloide in den Maschen gefangen.
Dieses Bild ist bereits in [127] veröffentlicht.
mernetzwerk ist transient, das heißt, es wird durch die Bewegung der Einzelketten
ständig umgebaut und es gibt keine Korrelation auf langen Zeitskalen. Die temperaturabhängige
Diffusion von Lösungsmittel im Polymer ist ähnlich zum Fall
binärer Mischungen kleiner Moleküle. Die vergleichsweise großen Kolloide bewegen
sich nicht, solange kein Netto-Fluss der binären Trägerflüssigkeit auftritt.
Lange Ketten auf der anderen Seite, sind bereits in halbverdünnten Lösungen
hochgradig verschlauft. Die Entschlaufungszeit τ d skaliert mit einer Potenz der
Molmasse wie τ d ∝ M 3+ε [87, 97]. Wenn die Entschlaufungszeit die Diffusionszeit
deutlich übersteigt, wie das in dem hier vorgestellten Experiment der Fall ist,
verhält sich das Polymer wie ein vernetztes Gel, das seine Topologie aber beibehält.
Die Kolloide, die in den Schlaufen des Netzwerkes gefangen sind, folgen der Bewegung
des Netzwerkes. Abbildung 5.34 skizziert das transiente Polymernetzwerk mit
statistisch verteilten Kolloiden im Gleichgewichtsfall und im Fall eines angelegten
Temperaturgradienten. Auf Zeitskalen unterhalb der Entschlaufungszeit wird das
Polymer aufgrund seines positiven Soret-Koeffizienten zur kalten Seite verschoben,
während sich das Lösungsmittel entgegengesetzt zur warmen Seite (die Oberfläche
des geheizten Kolloids) bewegt und die Polymerlösung dabei verdünnt. Diese
Verschiebung und damit die Dynamik des Polymernetzwerkes kann im Mikroskop
durch die Kolloide sichtbar gemacht werden.
Netzwerkverschiebungsfeld Die Verschiebung der Kolloide und die damit verbundene
Netzwerkdynamik kann unter Zuhilfenahme der Massenerhaltung aus dem
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