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By dropping a NaH2PO4 center dot H2O precursor solution to a CaCl2 solution at 90 degrees C under continuous stirring in presence of two biopolymers, i.e. gelatin (G) and chitosan (C), supramolecular calcium phosphate (CP) card house structures are formed. Light microscopic investigations in combination with scanning electron microscopy show that the GC-based flower-like structure is constructed from very thin CP platelets. Titration experiments indicate that H-bonding between both biopolymers is responsible for the synergistic effect in presence of both polymers. Gelatin chitosan water complexes play an important role with regard to supramolecular ordering. FTIR spectra in combination with powder X-ray diffraction show that after burning off all organic components (heating up >600 degrees C) dicalcium and tricalcium phosphate crystallites are formed. From high resolution transmission electron microscopy (HR-TEM) it is obvious to conclude, that individual crystal platelets are dicalcium phosphates, which build up ball-like supramolecular structures. The results reveal that the GC guided crystal growth leads to nano-porous supramolecular structures, potentially attractive candidates for bone repair. (c) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.
Ionogel fiber mats were made by electrospinning poly(methylmethacrylate) (PMMA) and the ionic liquid (IL) bis(1-butyl-3-methyl-imidazolium) tetrachloridocupraten, [Bmim](2)[CuCl4], from acetone. The morphology of the electrospun ionogels strongly depends on the spinning parameters. Dense and uniform fiber mats were only obtained at concentrations of 60 to 70 g of polymer and IL mass combined. Lower concentrations led to a low number of poorly defined fibers. High voltages of 20 to 25 kV led to well-defined and uniform fibers; voltages between 15 and 20 kV again led to less uniform and less dense fibers. At 10 kV and lower, no spinning could be induced. Finally, PMMA fibers electrospun without IL show a less well-defined morphology combining fibers and oblong droplets indicating that the IL has a beneficial effect on the electrospinning process. The resulting materials are prototypes for new functional materials, for example in sterile filtration.
Zentrales Element dieser Arbeit ist die Synthese und Charakterisierung praktisch nutzbarer Ionogele. Die Basis der Polymerionogele bildet das Modellpolymer Polymethylmethacrylat. Als Additive kommen ionische Flüssigkeiten zum Einsatz, deren Grundlage Derivate des vielfach verwendeten Imidazoliumkations sind. Die Eigenschaften der eingebetteten ionischen Flüssigkeiten sind für die Ionogele funktionsgebend. Die Funktionalität der jeweiligen Gele und damit der Transfer der Eigenschaften von ionischen Flüssigkeiten auf die Ionogele wurde in der vorliegenden Arbeit mittels zahlreicher Charakterisierungstechniken überprüft und bestätigt. In dieser Arbeit wurden durch Ionogelbildung makroskopische Ionogelobjekte in Form von Folien und Vliesen erzeugt. Dabei kamen das Filmgießen und das Elektrospinnen als Methoden zur Erzeugung dieser Folien und Vliese zum Einsatz, woraus jeweils ein Modellsystem resultiert. Dadurch wird die vorliegende Arbeit in die Themenkomplexe „elektrisch halbleitende Ionogelfolien“ und „antimikrobiell aktive Ionogelvliese“ gegliedert. Der Einsatz von triiodidhaltigen ionischen Flüssigkeiten und einer Polymermatrix in einem diskontinuierlichen Gießprozess resultiert in elektrisch halbleitenden Ionogelfolien. Die flexiblen und transparenten Folien können Mittelpunkt zahlreicher neuer Anwendungsfelder im Bereich flexibler Elektronik sein. Das Elektrospinnen von Polymethylmethacrylat mit einer ionischen Flüssigkeit führte zu einem homogen Ionogelvlies, welches ein Modell für die Übertragung antimikrobiell aktiver Eigenschaften ionischer Flüssigkeiten auf poröse Strukturen zur Filtration darstellt. Gleichzeitig ist es das erste Beispiel für ein kupferchloridhaltiges Ionogel. Ionogele sind attraktive Materialien mit zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten. Mit der vorliegenden Arbeit wird das Spektrum der Ionogele um ein elektrisch halbleitendes und ein antimikrobiell aktives Ionogel erweitert. Gleichzeitig wurden durch diese Arbeit der Gruppe der ionischen Flüssigkeiten drei Beispiele für elektrisch halbleitende ionische Flüssigkeiten sowie zahlreiche kupfer(II)chloridbasierte ionische Flüssigkeiten hinzugefügt.