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2026-04-12T23:42:48Z

Unsinnsformatierung

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[[Datei:250115-polymerbuerste.svg|mini|alternativtext=Zu sehen ist eine grauer Balken, der ein Substrat darstellt. Davon weg strecken sich als gelockte Linien gezeichnete Polymerketten. Diese sind über einen roten Punkt mit der Oberfläche verbunden.|Schematische Darstellung einer Polymerbürste auf einem planaren Substrat.]]
'''Polymerbürsten''' sind Oberflächenarchitekturen bei denen Polymerketten mit einem Kettenende chemisch an eine Oberfläche gebunden sind und zwar so, dass die Ketten sehr eng auf der Oberfläche stehen und sich wegen dieser hohen Pfropfdichte senkrecht zur Oberfläche strecken. Diese Konformation erinnert sehr entfernt an Bürsten, bei denen sich die Borsten auch senkrecht vom Grundkörper weg strecken. Der Begriff wurde von [[Pierre-Gilles de Gennes]]<ref>P.G. de Gennes: ''Conformations of Polymers Attached to an Interface'' Macromolecules 1980, 13, 5, 1069–1075. [[doi:10.1021/ma60077a009]]</ref> geprägt, der diese Systeme auch theoretisch beschrieben hat. Weitere grundlegende Arbeiten gehen auf Milner<ref>S. T. Milner: ''Polymer brushes.'' In: ''Science.'' Band 251, Nummer 4996, Februar 1991, S. 905–914, {{DOI|10.1126/science.251.4996.905}}, PMID 17847384.</ref> zurück.

Die modifizierten Substrate können dabei nicht nur planar sein (z. B. Siliziumscheiben), sondern auch stark gebogen, wie zum Beispiel bei Nanopartikeln.

Ein weiterer Spezialfall sind gepfropfte [[Copolymer]]e, die aber eher mit dem Begriff Flaschenbürsten bezeichnet werden.

[[Datei:Polymer brush (SCHEMATIC) V1.svg|mini|hochkant=0.6|Polymerbürsten in der Variante einer Flaschenbürste (schematische Darstellung)]]

== Physik ==

Gepfropfte Polymere zeigen ein reichhaltiges [[Phasendiagramm|Phasenverhalten]]:

*Im [[Lösungsmittelqualität|guten Lösungsmittel]] quellen die Bürsten auf und strecken sich.

*Im [[Lösungsmittelqualität|schlechten Lösungsmittel]] schrumpft die Bürste, eventuell so weit, dass der geschlossene Film aufreißt. Dabei entsteht abhängig von der [[Pfropfung (Polymer)|Pfropfdichte]] eine strukturierte Oberfläche aus einzelne oder verbundenen Clustern.

*Zweikomponentige Bürsten aus nicht miteinander [[Mischbarkeit|mischbaren]] Polymeren zeigen eine [[Musterbildung]] in der geschlossenen Bürste.

== Anwendung von Polymerbürsten ==

Für die Anwendung sind die durch die Polymere geänderten Oberflächeneigenschaften interessant. Allerdings ist dies noch ein sehr neues Gebiet der Werkstofftechnik, so dass es noch nicht viele umgesetzte Anwendungen gibt, die meisten der im Folgenden genannten Anwendungen sind noch Gegenstand der Forschung.

*'''Stabilisierung von [[Kolloid]]en'''
:Hierbei wird ausgenutzt, dass die Polymerbürsten in gutem Lösungsmittel eine Barriere gegen die Durchdringung von anderen Bürsten oder großen Molekülen bilden. Der Grund dafür ist die starke Abnahme der [[Entropie (Thermodynamik)|Entropie]], wenn der Bürste weniger zugängliches Volumen zur Verfügung steht.

*'''Änderung der Oberflächen von [[hydrophob]]en zu [[hydrophil]]em Charakter'''
:Die meist polaren Farbstoffe und Lacke haften schlecht oder gar nicht an den meist unpolaren Kunststoffen. Andererseits soll häufig die Adsorption von Proteinen an Polymeroberflächen verhindert werden: In manchen Implantaten, wie zum Beispiel [[künstliche Herzklappe]]n oder auch Dialysegeräten beeinträchtigt ein Anhaften von Proteinen oder Zellen deren Funktion.

*'''Verhinderung des Anhaftens von Zellfilmen'''
:In den meisten Fällen soll das Wachstum von Zellfilmen unterdrückt bzw. verhindert werden, da diese Filme zur [[Korrosion]] der Oberfläche führen können, Rohrleitungen verstopfen, in Trinkwasserleitungen giftige Substanzen abgeben können. Auch zur Verhinderung des [[Fouling]] werden Polymerbürsten erprobt.

*'''Biokompatibilität'''
:Im Bereich der Medizintechnik gibt es die Möglichkeit, Oberflächen von Implantaten so zu beschichten, dass sie den Zellen des umliegenden Gewebes nicht fremd vorkommen. Dies ist zum Beispiel für [[Prothese]]n wichtig, bei denen eine [[Abstoßungsreaktion]] des Körpers verhindert werden muss.

*'''Schmiermittel'''
:Eine weitere interessante Eigenschaft ist die geringe [[Reibung]] zwischen zwei Bürsten in gutem Lösungsmittel, die z. B. in künstlichen Gelenken ausgenutzt werden könnte.

== Einzelnachweise ==
<references />

{{SORTIERUNG:Polymerburste}}
[[Kategorie:Makromolekülstruktur]]

Polymerbürste - Versionsgeschichte

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