Het versnellen van de Diels-Alder kinetiek van zelf-helende polymeernetwerken: nieuwe inzichten vanuit een dichtheidsfunctionaaltheorie en moleculaire dynamica aanpak

Zelfhelende netwerkmaterialen (SHN's) hebben het potentieel om de
manier waarop we materialen bekijken en gebruiken volledig te
veranderen. Een zelfhelend materiaal kan de levensduur en
duurzaamheid van een product enorm verlengen, wat leidt tot een
vermindering van de materiaalkosten en de afvalverwerking. DielsAlder chemie zal een grote rol spelen bij de ontwikkeling van deze
materialen, aangezien het gebruik ervan reeds is bewezen in
zelfhelende robotica en coatings. Het grootste probleem is echter de
trage kinetiek van het materiaal. Het verhogen van de temperatuur
om een goede genezing te verzekeren kan, onpraktisch zijn maar
ook leiden tot verlies van mechanische sterkte of ongewenste
nevenreacties. Alternatieve Diels-Alder reacties, in vergelijking met
de conventioneel gebruikte furan-maleimide systemen, vertonen
interessante eigenschappen. Biogebaseerde systemen hebben een
groot potentieel en zijn nog onvoldoende bestudeerd. Niet-covalente
interacties, zoals waterstofbruggen, kunnen kunnen zorgen voor een
verbeterde dichting van opgelopen schade. Bovendien ontbreekt
onderzoek naar de impact van een verandering in componenten op
de uiteindelijke macroscopische eigenschappen van de SHN. Een
multi-schaal benadering die de effecten van alternatieve systemen en
functionalisatie op het zelfhelend gedrag ontrafelt via zowel statische
kwantum-chemische berekeningen als moleculaire dynamica
simulaties is daarom de centrale doelstelling van dit onderzoek.