Dr. Dennis Rusitov

Projekte

• Training and self-healing by interface snapping mechanisms
• Thermal and photochemical activation of diazo groups containing Polymers for the generation of Polymer networks through C-H-insertion

Projektbeschreibung
Ich entwickle neue Vernetzermoleküle auf der Basis von Diazogruppen, die sich durch photochemische oder thermische Energie aktivieren lassen Dadurch ist es möglich, freistehende oder oberflächengebundene Netzwerke zu bilden. Der Vorteil liegt darin, dass die Vernetzermoleküle schon in das Polymer eingebaut sind und nicht erst nachträglich zugefügt werden. Indem man die Vernetzermoleküle modifiziert, kann man die erforderliche photochemische Energie (Anregungswellenlänge) oder thermische Energie (Temperatur) einstellen.

Projektergebnis
Die Wechselwirkung zwischen einem Material und seiner Umgebung hängt von der Oberflächenchemie des Materials ab. Um die Oberflächeneigenschaften und damit die Wechselwirkung zu beeinflussen, können wir polymere Beschichtungen aufbringen. Polymerbeschichtungen verändern entweder die Oberflächeneigenschaften in gewünschter Weise oder schützen das Material vor Schäden. Um solche elastischen Eigenschaften zu erreichen, müssen die Beschichtungen mechanisch und chemisch stabil sein. Zudem sollte die Wechselwirkung zwischen der Beschichtung und der Oberfläche stark adhäsiv sein. Der hier verfolgte Ansatz bestand darin, das Vernetzungsverhalten funktionalisierter Rx-Phenyl-Diazoester-basierter Vernetzer zu untersuchen, um die photochemische und thermische Vernetzungsreaktion zu verbessern und die Palette der verwendbaren Vernetzersysteme zu erweitern. Durch den Stickstoffverlust bei der Aktivierung bildet sich ein Carben, das als reaktives Zwischenprodukt bei der auf C-H-Insertion basierenden Vernetzungsreaktion (CHic) dient. Diese Vernetzungstechnik ist in Polymeren universell einsetzbar, da der Reaktionspartner eine C-H-Gruppe ist, die in einer Polymerkette reichlich vorhanden ist. Sofern C-H-Bindungen vorhanden sind, kann sie simultan mit der Oberfläche reagieren, wodurch chemisch oberflächengebundene Polymernetzwerke entstehen.
Mithilfe dieses Ansatzes synthetisierte und copolymerisierte ich verschiedene donor- und akzeptorsubstituierte Phenyl-Diazoester (Rx-PEDAz) und untersuchte sie auf ihr thermisches und photochemisches Vernetzungsverhalten. Die höhere thermische und photochemische Reaktivität der neuen Vernetzer eröffnet den Weg zu sanfteren Aktivierungsparametern, was empfindlichere Polymere und Substrate in Anwendungen ermöglicht. So erreichen wir Vernetzungen unter 100 °C mit 365 nm UV- oder sogar Sonnenlicht in Sekundenschnelle und können die Reaktivität je nach Bedarf über die Akzeptor-/Donorstärke der Substituenten einstellen.

Erstbetreuer und Dissertation
Prof. Dr. Jürgen Rühe

Dennis Rusitov hat seine Dissertation in September 2023 erfolgreich verteidigt.

Dissertation: Tunable phenyl diazo ester containing polymers for C-H insertion crosslinking (CHic).

Nächster Schritt
Postdoktorand in der Nachwuchsgruppe Elektrochemische Energiesysteme (EES) an der Technischen Fakultät in Freiburg. Seine Forschung befasst sich mit der Untersuchung und Verbesserung fluorfreier Ionenaustauschmembranen für den Einsatz in Elektrolysen und Brennstoffzellen ex- und in-situ.

Publikationen in livMatS

• Fast UV‐and Visible Light Induced Polymer Network Formation Using Carbene Mediated C-H‐insertion Based Crosslinking (CHic) Via Nitrophenyl Diazo Esters
  Rusitov, D., Deussen, F., & Rühe, J. (2023). Fast UV‐and Visible Light Induced Polymer Network Formation Using Carbene Mediated C-H‐insertion Based Crosslinking (CHic) Via Nitrophenyl Diazo Esters. Advanced Materials Interfaces, 2300316. doi: 10.1002/admi.202300316
• Thermally Induced Cross-Linking of Polymers via C,H Insertion Cross-Linking (CHic) under Mild Conditions*
  Kost, J., Bleiziffer, A., Rusitov, D., & Rühe, J. (2021). Thermally Induced Cross-Linking of Polymers via C, H Insertion Cross-Linking (CHic) under Mild Conditions. Journal of the American Chemical Society. doi: 10.1021/jacs.1c02133
  
  
  * Funded by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation) under Germany's Excellence Strategy – EXC-2193/1 – 390951807