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<title>Polymerphysik</title>
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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Polymerphysik</span></h1>
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<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Die <b>Polymerphysik</b> ist ein Teilgebiet der <a href="Weiche_Materie" title="Weiche Materie">Physik weicher Materie</a> und beschäftigt sich mit der Beschreibung und dem prädiktiven Verständnis der <a href="Stoffeigenschaft" title="Stoffeigenschaft">physikalischen Eigenschaften</a> von synthetischen <a href="Makromolek%C3%BCl" title="Makromolekül">Makromolekülen</a> sowie von aus diesen bestehenden <a href="Polymer" title="Polymer">Polymermaterialien</a> und <a href="Kunststoff" title="Kunststoff">Kunststoffen</a>.
Die Polymerphysik benutzt dabei sowohl Methoden der <a href="Experimentalphysik" title="Experimentalphysik">Experimentalphysik</a> als auch der <a href="Theoretische_Physik" class="mw-redirect" title="Theoretische Physik">theoretischen Physik</a>. Da die physikalischen Eigenschaften von Polymeren entscheidend von der Art ihrer <a href="Synthese_(Chemie)" title="Synthese (Chemie)">Synthese</a> beeinflusst werden, bestehen enge Bezüge zur <a href="Polymerchemie" title="Polymerchemie">Polymerchemie</a> und zur <a href="Chemische_Reaktionstechnik" title="Chemische Reaktionstechnik">chemischen Reaktionstechnik</a>. Andererseits beeinflussen die physikalischen Eigenschaften von Polymeren deren Verarbeitbarkeit und technische Verwendbarkeit, so dass gleichfalls enge Bezüge zu <a href="Materialwissenschaft_und_Werkstofftechnik" title="Materialwissenschaft und Werkstofftechnik">Materialwissenschaft und Werkstofftechnik</a> sowie zu den sich mit <a href="Urformen" title="Urformen">urformenden</a> Fertigungsverfahren beschäftigenden Bereichen der <a href="Verfahrenstechnik" title="Verfahrenstechnik">Verfahrenstechnik</a> bestehen. Polymere unterscheiden sich von anderen Formen der <a href="Kondensierte_Materie" title="Kondensierte Materie">kondensierten Materie</a> vor allem durch ihre <a href="Molek%C3%BClstruktur" class="mw-redirect" title="Molekülstruktur">Molekülstruktur</a>, die in der Regel lange kettenartige Strukturen umfasst, sowie die oberhalb bestimmter <a href="Molare_Masse" title="Molare Masse">Molekülmassen</a> auftretende Tendenz, <a href="Verschlaufung" title="Verschlaufung">Verschlaufungen</a> mit anderen Polymermolekülen zu bilden. Die Untersuchung der physikalischen Eigenschaften von <a href="Biopolymer" title="Biopolymer">Biomakromolekülen</a> wird hingegen häufig der <a href="Biophysik" title="Biophysik">Biophysik</a> sowie der <a href="Biophysikalische_Chemie" title="Biophysikalische Chemie">biophysikalischen Chemie</a> zugeordnet.
</p><p>Die Polymerphysik beschäftigt sich unter anderem mit folgenden Aspekten:<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<ul><li>Statistische Beschreibung und Modellierung der <a href="Konformation" title="Konformation">Konformationen</a> von einzelnen Polymerketten. In diesen Bereich fallen Konzepte wie <a href="Kuhn-L%C3%A4nge" title="Kuhn-Länge">Kuhn-Länge</a> und <a href="Persistenzl%C3%A4nge" title="Persistenzlänge">Persistenzlänge</a>, <a href="Streumassenradius" title="Streumassenradius">Gyrationsradius</a> und <a href="Konturl%C3%A4nge" title="Konturlänge">Konturlänge</a> sowie Kettenmodelle, wie etwa die <a href="Frei_bewegliche_Kette" title="Frei bewegliche Kette">frei bewegliche Kette</a> oder die <a href="Wurmartige_Kette" title="Wurmartige Kette">wurmartige Kette</a>.</li></ul>
<ul><li>Strukturelle Charakterisierung und Modellierung von Polymerkettenkonformationen in <a href="Polymerl%C3%B6sung" title="Polymerlösung">Polymerlösungen</a> und <a href="Polymerschmelze" title="Polymerschmelze">Polymerschmelzen</a> sowie die <a href="Thermodynamik" title="Thermodynamik">Thermodynamik</a> von Polymerlösungen und Polymerschmelzen.</li></ul>
<ul><li>Dynamik und <a href="Rheologie" title="Rheologie">Rheologie</a> von Polymeren. In diesen Bereich fallen etwa mikroskopische Modelle für die Dynamik von Einzelpolymerketten wie das <a href="Rouse-Modell" title="Rouse-Modell">Rouse-Modell</a>. Der Einfluss intermolekularer <a href="Verschlaufung" title="Verschlaufung">Verschlaufungen</a> auf Dynamik und Rheologie von Polymeren wird durch das <a href="Reptation_(Chemie)" title="Reptation (Chemie)">Reptationsmodell</a> beschrieben, dass auf Arbeiten von <a href="Pierre-Gilles_de_Gennes" title="Pierre-Gilles de Gennes">Pierre-Gilles de Gennes</a><sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> sowie von <a href="Sam_Edwards_(Physiker)" title="Sam Edwards (Physiker)">Samuel Edwards</a> und Masao Doi<sup id="cite_ref-6" class="reference"><a href="#cite_note-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> beruht.</li></ul>
<ul><li><a href="Relaxation_(Naturwissenschaft)" title="Relaxation (Naturwissenschaft)">Relaxationsverhalten</a> von Polymeren und <a href="Polymernetzwerk" title="Polymernetzwerk">Polymernetzwerken</a>. Diese werden periodischen oder <a href="Aperiodisch" title="Aperiodisch">aperiodischen</a> Störungen ausgesetzt, um <a href="Stoffeigenschaft" title="Stoffeigenschaft">Materialeigenschaften</a> wie <a href="Elastizit%C3%A4t_(Physik)" title="Elastizität (Physik)">Elastizität</a> und <a href="Viskoelastizit%C3%A4t" title="Viskoelastizität">Viskoelastizität</a>, das <a href="Verformung" title="Verformung">Deformations</a>- und <a href="Bruchmechanik" title="Bruchmechanik">Bruchverhalten</a> sowie <a href="Glas%C3%BCbergangstemperatur" title="Glasübergangstemperatur">Glasübergänge</a> und Glasdynamik zu untersuchen.</li></ul>
<ul><li>Der Struktur des <a href="Teilkristallin" title="Teilkristallin">teilkristallinen</a> Zustands sowie den Kristallisations- und Schmelzprozessen von Polymeren (siehe <a href="Kristallisation_(Polymer)" title="Kristallisation (Polymer)">Kristallisation (Polymere)</a>). In einer grundlegenden Arbeit postulierte Andrew Keller 1957, dass synthetische Polymere durch Kettenrückfaltung Lamellenkristalle bilden,<sup id="cite_ref-7" class="reference"><a href="#cite_note-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> die sich wiederum häufig in <a href="Sph%C3%A4rolith" title="Sphärolith">sphärolitischen</a> Überstrukturen organisieren.<sup id="cite_ref-8" class="reference"><a href="#cite_note-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Da im Verlauf der Kristallisation von Polymeren die Verschlaufungen zwischen den Polymerketten nicht aufgelöst werden können, liegen kristallisationsfähige Polymere in der Regel in teilkristalliner Form vor; die Verschlaufungen reichern sich in den <a href="Amorphes_Material" title="Amorphes Material">amorphen</a> Teilbereichen an. Bemerkenswerterweise gehören <a href="Taktizit%C3%A4t" title="Taktizität">ataktische</a> Polymere sowie einige statistische <a href="Copolymer" title="Copolymer">Copolymere</a> zu den wenigen intrinsisch nicht kristallisationsfähigen <a href="Spezies_(Chemie)" title="Spezies (Chemie)">Spezies</a>.</li></ul>
<ul><li>Thermodynamik und <a href="Entmischung_(Thermodynamik)" title="Entmischung (Thermodynamik)">Phasenseparationsmechanismen</a> von <a href="Polymerlegierung" title="Polymerlegierung">Polymerblends</a>. Hierbei ist das auf <a href="Paul_Flory" title="Paul Flory">Paul Flory</a> und <a href="Maurice_L._Huggins" title="Maurice L. Huggins">Maurice Loyal Huggins</a> zurückgehende <a href="Flory-Huggins-Modell" title="Flory-Huggins-Modell">Flory-Huggins-Modell</a><sup id="cite_ref-9" class="reference"><a href="#cite_note-9"><span class="cite-bracket">[</span>9<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> grundlegend für das Verständnis der Thermodynamik von Polymerblends. Großes Interesse hat auch die Strukturbildung durch <a href="Entmischung_(Thermodynamik)" title="Entmischung (Thermodynamik)">Entmischung</a>, wie etwa durch spinodale Entmischung und Mikrophasenseparation, hervorgerufen.<sup id="cite_ref-10" class="reference"><a href="#cite_note-10"><span class="cite-bracket">[</span>10<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-11" class="reference"><a href="#cite_note-11"><span class="cite-bracket">[</span>11<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-12" class="reference"><a href="#cite_note-12"><span class="cite-bracket">[</span>12<span class="cite-bracket">]</span></a></sup></li></ul>
<ul><li>Polymere an <a href="Grenzfl%C3%A4che" title="Grenzfläche">Grenzflächen</a>, etwa deren Konformationen<sup id="cite_ref-13" class="reference"><a href="#cite_note-13"><span class="cite-bracket">[</span>13<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-14" class="reference"><a href="#cite_note-14"><span class="cite-bracket">[</span>14<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> und deren <a href="Benetzung" title="Benetzung">Benetzungsverhalten</a>.<sup id="cite_ref-15" class="reference"><a href="#cite_note-15"><span class="cite-bracket">[</span>15<span class="cite-bracket">]</span></a></sup></li></ul>
<ul><li>Struktur und Eigenschaften von <a href="Funktionspolymere" title="Funktionspolymere">Funktionspolymeren</a>. Unter diese fallen unter anderem <a href="Leitf%C3%A4hige_Polymere" title="Leitfähige Polymere">leitfähige Polymere</a>, <a href="Elektroaktive_Polymere" title="Elektroaktive Polymere">elektroaktive Polymere</a> wie etwa <a href="Dielektrische_Elastomere" title="Dielektrische Elastomere">dielektrische Elastomere</a>, <a href="Formged%C3%A4chtnispolymer" title="Formgedächtnispolymer">Formgedächtnispolymere</a>, <a href="Thermoresponsive_Polymere" title="Thermoresponsive Polymere">thermoresponsive Polymere</a>, <a href="Photopolymer" title="Photopolymer">Photopolymere</a>, <a href="Ferroelektrikum" title="Ferroelektrikum">ferroelektrische</a> Polymere,<sup id="cite_ref-16" class="reference"><a href="#cite_note-16"><span class="cite-bracket">[</span>16<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> <a href="Kunststoffmagnet" title="Kunststoffmagnet">Kunststoffmagnete</a>, <a href="Polyelektrolyte" title="Polyelektrolyte">Polyelektrolyte</a>, <a href="Fl%C3%BCssigkristallpolymer" title="Flüssigkristallpolymer">Flüssigkristallpolymere</a> sowie <a href="Blockcopolymere" class="mw-redirect" title="Blockcopolymere">Blockcopolymere</a>. Relevante Anwendungsbereiche sind beispielsweise die <a href="Organische_Elektronik" title="Organische Elektronik">organische Elektronik</a> und die Blockcopolymerlithographie.<sup id="cite_ref-17" class="reference"><a href="#cite_note-17"><span class="cite-bracket">[</span>17<span class="cite-bracket">]</span></a></sup></li></ul>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Simulationen">Simulationen</h2></div>
<div class="hauptartikel" role="navigation"><span class="hauptartikel-pfeil" title="siehe" aria-hidden="true" role="presentation">→&nbsp;</span><i><span class="hauptartikel-text">Hauptartikel</span>: <a href="Molekulare_Monte-Carlo-Methode" class="mw-redirect" title="Molekulare Monte-Carlo-Methode">Molekulare Monte-Carlo-Methode</a></i></div>
<p>Die <a href="Monte-Carlo-Simulation" title="Monte-Carlo-Simulation">Monte-Carlo-Simulationen</a> und <a href="Molekulardynamik" class="mw-redirect" title="Molekulardynamik">Molekulardynamiksimulationen</a> sind ein wichtiges Instrument zur Untersuchung von Polymereigenschaften.
Im Experiment sind viele interessante Größen der Messung nicht zugänglich. Die theoretischen Modelle andererseits haben Schwierigkeiten, Fluktuationen zu beschreiben und sind häufig nur in Grenzfällen exakt. Daher sind Simulationen ein Verbindungsglied zwischen Experiment und Theorie.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>
<ul><li>Paul J. Flory: <cite style="font-style:italic">Principles of polymer chemistry</cite>. Cornell University Press, Ithaca, N.Y. 1953, ISBN 0-8014-0134-8.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&amp;rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&amp;rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Polymerphysik&amp;rft.au=Paul+J.+Flory&amp;rft.btitle=Principles+of+polymer+chemistry&amp;rft.date=1953&amp;rft.genre=book&amp;rft.isbn=0801401348&amp;rft.place=Ithaca%2C+N.Y.&amp;rft.pub=Cornell+University+Press" style="display:none">&nbsp;</span></li>
<li>Pierre-Gilles de Gennes: <cite style="font-style:italic">Scaling concepts in polymer physics</cite>. Cornell University Press, Ithaca, N.Y. 1979, ISBN 0-8014-1203-X.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&amp;rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&amp;rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Polymerphysik&amp;rft.au=Pierre-Gilles+de+Gennes&amp;rft.btitle=Scaling+concepts+in+polymer+physics&amp;rft.date=1979&amp;rft.genre=book&amp;rft.isbn=080141203X&amp;rft.place=Ithaca%2C+N.Y.&amp;rft.pub=Cornell+University+Press" style="display:none">&nbsp;</span></li>
<li>Michael Rubinstein, Ralph H. Colby: <cite style="font-style:italic">Polymer physics</cite>. Oxford University Press, Oxford 2003, ISBN 0-19-852059-X.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&amp;rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&amp;rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Polymerphysik&amp;rft.au=Michael+Rubinstein%2C+Ralph+H.+Colby&amp;rft.btitle=Polymer+physics&amp;rft.date=2003&amp;rft.genre=book&amp;rft.isbn=019852059X&amp;rft.place=Oxford&amp;rft.pub=Oxford+University+Press" style="display:none">&nbsp;</span></li>
<li><a href="Gert_Strobl" title="Gert Strobl">Gert R. Strobl</a>: <cite style="font-style:italic">The physics of polymers: concepts for understanding their structures and behavior</cite>. 3. Auflage. Springer-Verlag, Berlin 2007, ISBN 978-3-540-68411-4.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&amp;rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&amp;rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Polymerphysik&amp;rft.au=Gert+R.+Strobl&amp;rft.btitle=The+physics+of+polymers%3A+concepts+for+understanding+their+structures+and+behavior&amp;rft.date=2007&amp;rft.edition=3&amp;rft.genre=book&amp;rft.isbn=9783540684114&amp;rft.place=Berlin&amp;rft.pub=Springer-Verlag" style="display:none">&nbsp;</span></li>
<li>Joseph D. Menczel, R. Bruce Prime (Hrsg.): <cite style="font-style:italic">Thermal Analysis of Polymers: Fundamentals and Applications</cite>. John Wiley &amp; Sons, Inc., Hoboken, NJ, USA 2009, ISBN 978-0-470-42383-7, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/9780470423837">10.1002/9780470423837</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&amp;rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&amp;rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Polymerphysik&amp;rft.btitle=Thermal+Analysis+of+Polymers%3A+Fundamentals+and+Applications&amp;rft.date=2009&amp;rft.doi=10.1002%2F9780470423837&amp;rft.genre=book&amp;rft.isbn=9780470423837&amp;rft.place=Hoboken%2C+NJ%2C+USA&amp;rft.pub=John+Wiley+%26+Sons%2C+Inc." style="display:none">&nbsp;</span></li>
<li>R. Stepto, T. Chang, P. Kratochvíl, M. Hess, K. Horie, T. Sato, J. Vohlídal: <cite style="font-style:italic">Definitions of terms relating to individual macromolecules, macromolecular assemblies, polymer solutions, and amorphous bulk polymers (IUPAC Recommendations 2014)</cite>. In: <cite style="font-style:italic"><a href="Pure_and_Applied_Chemistry" title="Pure and Applied Chemistry">Pure and Applied Chemistry</a></cite>. Vol. 87, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em">&nbsp;</span>1</span>, 2015, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em">&nbsp;</span>71</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1515/pac-2013-0201">10.1515/pac-2013-0201</a></span> (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.degruyter.com/downloadpdf/j/pac.2015.87.issue-1/pac-2013-0201/pac-2013-0201.pdf">degruyter.com</a> [PDF]).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&amp;rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&amp;rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Polymerphysik&amp;rft.atitle=Definitions+of+terms+relating+to+individual+macromolecules%2C+macromolecular+assemblies%2C+polymer+solutions%2C+and+amorphous+bulk+polymers+%28IUPAC+Recommendations+2014%29&amp;rft.au=R.+Stepto%2C+T.+Chang%2C+P.+Kratochv%C3%ADl%2C+...&amp;rft.date=2015&amp;rft.doi=10.1515%2Fpac-2013-0201&amp;rft.genre=journal&amp;rft.issue=1&amp;rft.jtitle=Pure+and+Applied+Chemistry&amp;rft.pages=71&amp;rft.volume=Vol.+87" style="display:none">&nbsp;</span></li>
<li>Ulf W. Gedde, Mikael S. Hedenqvist: <cite style="font-style:italic">Fundamental Polymer Science</cite>. 2. Auflage. Springer-Verlag, Cham 2019, ISBN 978-3-03029794-7, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1007/978-3-030-29794-7">10.1007/978-3-030-29794-7</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&amp;rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&amp;rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Polymerphysik&amp;rft.au=Ulf+W.+Gedde%2C+Mikael+S.+Hedenqvist&amp;rft.btitle=Fundamental+Polymer+Science&amp;rft.date=2019&amp;rft.doi=10.1007%2F978-3-030-29794-7&amp;rft.edition=2&amp;rft.genre=book&amp;rft.isbn=9783030297947&amp;rft.place=Cham&amp;rft.pub=Springer-Verlag" style="display:none">&nbsp;</span></li></ul>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>
<div class="mw-references-wrap mw-references-columns"><ol class="references">
<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">Michael Rubinstein, Ralph H. Colby: <cite style="font-style:italic">Polymer Physics</cite>. Oxford University Press, Oxford 2003, ISBN 0-19-852059-X.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&amp;rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&amp;rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Polymerphysik&amp;rft.au=Michael+Rubinstein%2C+Ralph+H.+Colby&amp;rft.btitle=Polymer+Physics&amp;rft.date=2003&amp;rft.genre=book&amp;rft.isbn=019852059X&amp;rft.place=Oxford&amp;rft.pub=Oxford+University+Press" style="display:none">&nbsp;</span></span>
</li>
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</li>
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</li>
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