Polymerphysik 1
Polymer Physics 1

Dieses Modul gibt eine Einführung in die Polymerphysik: 

1. klassische und moderne Anwendungsgebiete von Polymeren: vom Kunststoff zum funktionalen Material
2. Nomenklatur zur Beschreibung von Polymeren und Modelle zur statistischen Beschreibung der Kettenkonformation
3. Methoden zur Charakterisierung der Molmasse und des Trägheitsradius von Polymeren in Lösung
4. Phasendiagramme von Polymerlösungen und –mischungen: thermodynamische Beschreibung, Diskussion der freien Energie, Konstruieren von Phasendiagrammen, Beschreibung von Entmischungsmechanismen
5. Mechanische Eigenschaften von Polymeren: Messmethoden und Module, Kriech-, Relaxations- und oszillatorisches Experiment, viskoelastische Polymerschmelzen und vernetzter Kautschuk
6. Elektrische Eigenschaften von Polymeren: Leitfähige Polymere, Präparation, Mechanismen der Leitung, Anwendungen

Nach erfolgreicher Teilnahme an Polymerphysik 1 ist der/die Studierende in der Lage:

1. klassische und moderne Anwendungsgebiete von Polymeren zu erinnern
2. Nomenklatur von Polymeren zu verstehen
3. Modelle für die Kettenkonformation eines einzelnen Polymers zu verstehen
4. Methoden zur Charakterisierung von Polymeren in Lösung zu bewerten
5. Phasendiagramme von Polymerlösungen und –mischungen zu analysieren
6. charakteristische Eigenschaften von Polymerschmelzen, z.B. mechanische und elektrische Eigenschaften, zu bewerten

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Das Modul besteht aus einer Vorlesung und einer Übung.

In der thematisch strukturierten Vorlesung werden die Themen durch Vortrag der theoretischen Grundlagen und deren experimentellen Umsetzungen erläutert und durch anschauliche Beispiele verständlich gemacht. Dabei werden makroskopische Anschauungsmaterialien (Elastomere, teilkristalline Polymere, Superabsorber) zur Erläuterung der beschriebenen Effekte benutzt. Hoher Wert wird auf die Anregung interaktiver Diskussion mit den Studierenden und unter den Studierenden über das Erlernte gelegt. Hierfür werden in jeder Vorlesung Kontrollfragen zum Inhalt der Vorlesung ausgeteilt und zu Beginn der nächsten Vorlesung besprochen.

In der Übung werden anhand von Problembeispielen, state-of-the-art Analyseprogrammen  sowie aktuellen Publikationen die Lerninhalte vertieft und eingeübt, sodass die Studierenden das Gelernte selbständig erklären und anwenden können.

Die Dozentensprechstunde ist ein freiwilliges Zusatzangebot zur Klärung weiterführender Fragen zu Vorlesungsinhalten in Einzelgesprächen mit dem Dozenten.

Vortrag, Beamerpräsentation, Übungsblätter

• M. Rubinstein, R.H. Colby: Polymer Physics, Oxford 2003.
• G. Strobl: The Physics of Polymers. Concepts for Understanding their Structures and Behavior: Concepts for Understanding Their Structures and Behavior; Springer, Berlin; Auflage: 3rd rev. and exp. ed. (Februar 2007)
• U. W. Gedde: Polymer Physics; Springer-Verlag GmbH; Auflage: 1 (September 2007)
• J.M.G. Cowie: Polymers: Chemistry & Physics of Modern Materials, CRC 1991.

Es findet eine mündliche Prüfung von 30 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen und Beispiele überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

• Nennen Sie Beispiele für die chemische Struktur einfacher Polymere und deren Anwendungen
• Nennen Sie statistische Modelle für Ketten und erklären Sie deren Unterschiede
• Beschreiben Sie eine Methode zur Bestimmung des Trägheitsradius
• Erläutern Sie das Phasendiagramm einer Polymermischung
• Vergleichen Sie die mechanischen Eigenschaften einer Polymerschmelze mit denen eines Polymernetzwerks

Während der Prüfung sind keine Hilfsmittel erlaubt.

Die Teilnahme am Übungsbetrieb wird dringend empfohlen, da die Übungsaufgaben auf die in der Modulprüfung abgefragten Problemstellungen vorbereiten und somit die spezifischen Kompetenzen eingeübt werden.