TY - JOUR A1 - Schönhals, Andreas A1 - Szymoniak, Paulina A1 - Kolmangadi, Mohamed Aejaz A1 - Böhning, Martin A1 - Zamponi, M. A1 - Frick, B. A1 - Appel, M. A1 - Günther, G. A1 - Russina, M. A1 - Alentiev, D. A1 - Bermeshev, M. A1 - Zorn, R. T1 - Microscopic dynamics of highly permeable super glassy polynorbornenes revealed by quasielastic neutron scattering N2 - The molecular dynamics of addition-type poly(tricyclononenes) with Si-substituted bulky side groups has been investigated by a combination of neutron time-of-flight and neutron backscattering spectroscopy methods on a time scale from 0.1 ps to ca. 3 ns. The investigated poly(tricyclononenes) PTCNSi1 and PTCNSi2g both bear a high microporosity which makes them promising candidates for active separation layers for gas separation membranes. At least for larger gas molecules it is assumed that the pathways for diffusion require an enlargement of pre-existing micropores in terms of an activated zone. A low temperature relaxation process was found for both polymers by the performed neutron scattering experiments. This process was assigned to the methyl group rotation. It was analysed in terms of a jump diffusion in a three-fold potential. The analysis of the dependence of the elastic incoherent structure factor on the scattering vector yields the number of methyl groups which might be immobilized. For PTCNSi1 (3 methyl groups in the monomeric unit) it was found that all methyl groups take part in the methyl group rotation whereas for PTCNSi2g (6 methyl groups in monomeric unit) a considerable number of methyl groups are blocked in their rotation. This immobilization of methyl groups is due to the sterically demanding arrangement of the methyl groups in PTCNSi2g. This conclusion is further supported by the result that the activation energy for the methyl group rotation is three times higher for PTCNSi2g than that of PTCNSi1. KW - Highly permeably polynorbornenes KW - Polymers of intrinsic microporosity KW - Gas separation membranes KW - Quasielastic neutron scattering PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1016/j.memsci.2021.119972 SN - 0376-7388 VL - 642 PB - Elesevier B.V. AN - OPUS4-53508 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Szymoniak, Paulina A1 - Kolmangadi, Mohamed A. A1 - Böhning, Martin A1 - Frick, B. A1 - Apple, M. A1 - Mole, R. A. A1 - De Souza, N. R. A1 - Zorn, R. A1 - Schönhals, Andreas T1 - Confined Segmental Diffusion in Nanophase Separated Janus Polynorbornenes as Investigated by Quasielastic Neutron Scattering N2 - A combination of neutron time-of-flight and neutron backscattering spectroscopy was used to investigate the molecular dynamics of Janus polynorbornenes (Janus poly(tricyclononenes)) on a microscopic level. These Janus polynorbornenes, denoted as PTCNSiOR, have a semirigid backbone with −Si(OR)3 side groups attached to it. R represents the length of the alkyl side chain. Here side chain lengths of R = 3 (propyl) and R = 8 (octyl) were considered. It is worth mentioning that these polymers have some potential as active layers in gas separation membranes, especially for the separation of higher hydrocarbons. The combination of time-of-flight and backscattering will ensure a reasonably broad time window for analysis where the incoherent intermediate scattering function SInc(q,t) is considered. Previously, it was shown by X-ray investigations that the system undergoes a nanophase separation into alkyl side chain-rich domains surrounded by a backbone-rich matrix. For PTCNSiOPr (R = 3), the alkyl side-chain-rich domains are truly isolated in the backbone-rich matrix, whereas for PTCNSiOOc (R = 8) these domains percolate through the matrix. Further, it was also previously shown that the alkyl side-chain-rich domains undergo a glass transition. The advantage of neutron scattering experiments discussed here is that besides temporal also spatial information is obtained which will allow conclusions to be drawn about the type of molecular fluctuations. At the lowest measured temperature, the decay in Sinc(q,t) is due to the methyl group rotation. The methyl group dynamics is analyzed in terms of a modified jump-diffusion in a 3-fold potential and yields to a reasonable fraction of hydrogens which contribute to the methyl group rotation. At higher temperatures, the decay in SInc(q,t) is due to both the methyl group rotation and the segmental dynamics in the alkyl side-chain-rich domains. The segmental diffusion is modeled by a sublinear diffusion. For the analysis of the scattering function SInc(q,t) of PTCNSiOPr an elastic scattering due to the immobilized backbone-rich matrix must be taken into account. The analysis reveals that the segmental dynamics is confined by the finite size of alkyl chain-rich domains and that it is intrinsically heterogeneous in nature. Both effects are more pronounced for PTCNSiOPr in comparison to those of PTCNSiOOc. KW - Polynorbornene KW - Quasielastic Neutron Scattering PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-608712 DO - https://doi.org/10.1021/acs.macromol.4c01045 SP - 1 EP - 14 PB - ACS Publications AN - OPUS4-60871 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Bruhn, D. A1 - Köhler, S. A1 - Regenspurg, S. A1 - Schumann, F. A1 - Bäßler, Ralph A1 - Dunkelberg, E. A1 - Huenges, E. A1 - Frick, M. A1 - Hirschl, B. A1 - Sass, I. T1 - Positionspapier Wärmeversorgung in Berlin und Brandenburg durch GeoEnergie - Empfehlungen der GeoEnergie Allianz Berlin Brandenburg zu Forschung und Umsetzung N2 - Das gesellschaftliche Ziel der Defossilisierung der Energieversorgung erfordert eine disruptive Veränderung der Wärmebereitstellung. In Berlin und in den größten Brandenburger Städten Potsdam und Cottbus werden noch über 80 % der Nutzwärme über fossile Energieträger bereitgestellt. Die notwendigen Veränderungen erfordern Lösungen, die den tiefen Untergrund der Region nutzen. Allein die Nutzung der tiefen Geothermie kann mindestens 25% des Wärmebedarfs in Deutschland decken. Die Infrastruktur zur Verteilung dieser erneuerbaren Wärme ist bereichsweise vorhanden. Sie muss allerdings lokal und in ländlichen Gebieten weiter ausgebaut werden. Für die Sektoren Strom und Verkehr steht zwar Energie insbesondere aus Sonne und Wind bereit, aber wegen des zeitlich variablen Angebots besteht ein erheblicher Bedarf an großtechnischen Speichern für Strom und Wärme oder auch für Energieträger (z. B. Wasserstoff). Die saisonale oder temporale Überproduktion an Strom und Wärme aus erneuerbaren Energien zwingt dazu, eine urbane Speicherinfrastruktur aufzubauen, um eine grundlastfähige und bedarfsgerechte Lieferung zu realisieren. Hinzu kommt die Aufgabe das Treibhausgas Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu reduzieren und unterirdisch dauerhaft zu lagern. Auch hier werden Speichertechnologien und ‐räume benötigt. Die nachhaltige energetische Nutzung des unterirdischen Raumes ist geeignet, entscheidende Beiträge zu einer zukünftigen Energiewirtschaft ohne fossile Brennstoffe zu leisten. Diese große interdisziplinäre Aufgabe erfordert die Zusammenarbeit vieler Fach‐, und Forschungseinrichtungen, die im Raum Berlin‐ Brandenburg vorhanden sind und in einer regionalen Forschungsallianz gebündelt werden sollen. Für die Region Berlin‐Brandenburg ergibt sich daraus die Chance, eine Schlüsselrolle in der Grundlagen‐ und angewandter Forschung zur Transformation des Energiesystems zu übernehmen und weltweit als Vorbild zu dienen. Im vorliegenden Papier werden die Formen einer nachhaltigen Geoenergienutzung, das geologische Potenzial der Region Berlin Brandenburg und dessen bisherige geoenergetische Nutzung dargestellt. Aus diesem Wissen wird der Ist‐Zustand hinsichtlich des energiewirtschaftlichen Potenzials und der sich daraus ergebenden Nutzungsoptionen abgeleitet, um darauf aufbauend Maßnahmen darzustellen, mit denen spürbare Beiträge zur Dekarbonisierung erreicht werden können. Daraus ergeben sich Handlungsempfehlungen für die Region, verbunden mit einem möglichen Beitrag der GEB² zum Risikomanagement, Investitionen in Schlüsseltechnologien, der Aus‐ und Weiterbildung, sowie der Akzeptanzerhöhung für geoenergetische Projekte. T2 - Gründungsveranstaltung der GeoEnergie Allianz Berlin Brandenburg CY - Berlin, Germany DA - 24.11.2023 KW - Geoenergie KW - Geothermie KW - Nachhaltigkeit PY - 2023 SP - 1 EP - 18 CY - Berlin & Potsdam AN - OPUS4-58924 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -