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Influence of Trimethylsilyl Side Groups on the Molecular Mobility and Charge Transport in Highly Permeable Glassy Polynorbornenes

  • Superglassy polymers with a large fractional free volume have emerged as novel materials with a broad range of applications, especially in the field of membrane separations. Highly permeable addition-type substituted polynorbornenes with high thermal resistance and chemical stability are among the most promising materials. The major obstacle for extending the practical membrane application is their strong tendency to physical aging, leading to a partial decline in their superior transport performance over time. In the present study, broadband dielectric spectroscopy with complementary X-ray scattering techniques were employed to reveal changes in microporous structure, molecular mobility, and conductivity by systematic comparison of two polynorbornenes with different numbers of trimethylsilyl side groups. Their response upon heating (aging) was compared in terms of structure, dynamics, and charge transport behavior. Furthermore, a detailed analysis of theSuperglassy polymers with a large fractional free volume have emerged as novel materials with a broad range of applications, especially in the field of membrane separations. Highly permeable addition-type substituted polynorbornenes with high thermal resistance and chemical stability are among the most promising materials. The major obstacle for extending the practical membrane application is their strong tendency to physical aging, leading to a partial decline in their superior transport performance over time. In the present study, broadband dielectric spectroscopy with complementary X-ray scattering techniques were employed to reveal changes in microporous structure, molecular mobility, and conductivity by systematic comparison of two polynorbornenes with different numbers of trimethylsilyl side groups. Their response upon heating (aging) was compared in terms of structure, dynamics, and charge transport behavior. Furthermore, a detailed analysis of the observed Maxwell−Wagner−Sillars polarization at internal interfaces provides unique information about the microporous structure in the solid films. The knowledge obtained from the experiments will guide and unlock potential in synthesizing addition-type polynorbornenes with versatile properties.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Huajie YinORCiD, P. Chapala, M. Bermeshev, Brian Richard PauwORCiD, Andreas SchönhalsORCiD, Martin BöhningORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):ACS Applied Polymer Materials
Jahr der Erstveröffentlichung:2019
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.5 Synthese und Streuverfahren nanostrukturierter Materialien
6 Materialchemie / 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere
7 Bauwerkssicherheit
7 Bauwerkssicherheit / 7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen
Verlag:ACS
Verlagsort:Washington DC
Jahrgang/Band:1
Ausgabe/Heft:4
Erste Seite:844
Letzte Seite:855
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Angewandte Physik
Freie Schlagwörter:Dielectric spectroscopy; Electrical conductivity; Gas separation membranes; Molecular mobility
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Energie
Material
Material / Nano
DOI:10.1021/acsapm.9b00092
ISSN:2637-6105
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:18.04.2019
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:15.05.2020
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