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Bibliographic Metadata

  • Title
    Organized colloids : self-assembly of spherical and lamellar colloids / von Arthur Oswald ; Erstgutachter: Prof. Dr. Wolfgang Bremser
  • Translated title
    Organisierte Kolloide : Selbst-Assemblierung von sphärischen und lamellaren Kolloiden
  • Author
    Oswald, Arthur
  • Participants
    Bremser, Wolfgang
  • Published
    Paderborn, 2022
  • Description
    1 Online-Ressource (231 Seiten) : Diagramme
  • Institutional Note
    Universität Paderborn, Dissertation, 2022
  • Annotation
    Tag der Verteidigung: 05.05.2022
  • Defended on
    2022-05-05
  • Language
    English ; German
  • Document Types
    Dissertation (PhD)
  • URN
    urn:nbn:de:hbz:466:2-40960 
  • DOI
    10.17619/UNIPB/1-1335 
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Zusammenfassung
  • Kolloide mit Platten- und Kugelform mit jeweils verschiedenen Durchmessern wurden systematisch durch verschiedene Zusammensetzungen und teilweise verschiedene Bedingungen synthetisiert um die Selbstassemblierung und die Selbstorganisation der Kolloide in Kompositmaterialien bestehend aus Tonmineralien und organischen Polymeren in Wasser zu untersuchen. Das Ziel der Arbeit war es geeignete Präparationstechniken, Mischungen und geometrische Proportionen von Kolloiden zu identifizieren mit der Eigenschaft selbstorganisierte Komposite auszubilden, die möglichst parallel zur beschichteten Oberfläche ausgerichtete Platten enthalten, ergo eine Ziegel-Mörtel Morphologie aufweisen. Die zentrale Methode dieser Arbeit ist das Trocknen von Tropfen von wässrigen Dispersionen auf glatten Oberflächen und die Evaluierung und Charakterisierung des getrockneten Rückstandes in engem Kontext mit den Eigenschaften der Kolloide im nassen Zustand (in Dispersion). Die untersuchten Mischungen von kolloidalen Platten und Kugeln mit entgegengesetzten Ladungen können im Nass-Zustand durch die Präsenz elektrostatischer Kräfte bereits als selbstassembliert angesehen werden. Der Begriff Selbstassemblierung impliziert Gleichgewichtszustände, wohingegen die Selbstorganisation Nicht-Gleichgewichtszustände impliziert, hauptsächlich während des Trocknens eintritt und zu den antizipierten organisierten Kolloid-Strukturen führt. Die konkurrierenden Kräfte sind im Wesentlichen die Elektrostatik und die Kapillarkraft, wobei auch das Auftreten von Alterung, meist durch laufende und/oder unerwünschte chemische Reaktionen, stattfinden kann. Die Grundprinzipien wurden mit rigiden Kugeln und rigiden Platten in Wasser bei Raumtemperatur untersucht und die gewünschten Struktur haben die Ladungskompensation an den Kanten der plattenförmigen Kolloide als Triebkraft inne.
Abstract
  • Colloids with Plate and Sphere symmetry having different respective diameters are systematically prepared based on different synthesis compositions and partly different synthesis conditions in order to examine the self-assembly and ultimately the self-organization of the colloids in composite materials containing clays, and organic polymers in water. The ultimate goal of the thesis was to identify suitable preparation techniques, mixtures, and geometrical proportions of the colloids with the ability to self-organize into polymer/clay composites with a brick and mortar morphology, so that the platelets are desired to be oriented parallel towards the coated surface. The central technique used in the thesis is the drying of aqueous colloidal dispersion droplets on a silicon wafer and the evaluation and characterization of the dried residue in close context with the properties of the colloids in the wet state. The examined mixtures of oppositely-charged plate and sphere colloids in the dispersions are regarded as already self assembled by electrostatic forces. The term self-assembly implies equilibrium states, whereas self organization implies non equilibrium states, mainly occuring during drying and leading to organized colloid structures. The competing forces are essentially the electrostatic and the capillary force whereas also the occurrence of aging, mostly by ongoing and undesired chemical reactions take place. Basic principles were examined with rigid spheres and rigid plates in water at room temperature, leading to the anticipated morphology which was obtained by two different pathways; by utilizing the electrostatic interaction, namely the targeted use of ions, and also by utilizing the capillary interaction and the targeted use of the diameter and thickness ratios of the involved colloids. ...
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