Selbstdotierende Perylendiimid-Copolymere als effiziente Elektronenleiter in Thermoelektrika<\/p>\n
Die freie Verf\u00fcgbarkeit von Energie ist unverzichtbar f\u00fcr alle Bereiche des t\u00e4glichen Lebens, doch j\u00e4hrlich steigt der Weltenergiebedarf und damit auch die Emission von Treibhausgasen weiter an. Auch in Deutschland basiert die Energieversorgung haupts\u00e4chlich noch auf fossilen Energiequellen. Um wie im Dezember 2015 von der UN-Klimakonferenz in Paris beschlossen, die globale Erw\u00e4rmung auf deutlich unter 2 \u00b0C zu begrenzen, muss eine st\u00e4rkere Orientierung hin zu erneuerbaren Energien und eine effektivere Nutzung der vorhandenen Energie erfolgen.
Kraftwerke und Automobile weisen jedoch sehr schlechte Wirkungsgrade auf, sie nutzen nur etwa ein Drittel der zugef\u00fchrten Energie, der Rest geht als Abw\u00e4rme verloren. Eine \u00e4u\u00dferst vielversprechende M\u00f6glichkeit um die als Abw\u00e4rme ungenutzte Energie auf niedrigem Temperaturniveau emissionsfrei in elektrische Energie umzuwandeln, bieten Thermoelektrische Generatoren.
Allerdings sind herk\u00f6mmliche, aus keramischen Materialien bestehende Thermoelektrika durch deren aufw\u00e4ndige Produktion recht kostenintensiv und damit kaum \u00f6konomisch. Eine vielversprechende Alternative bieten organische Thermoelektrika. Sie k\u00f6nnen durch kosteng\u00fcnstige Druckprozesse aus halbleitenden Polymeren hergestellt werden, weshalb sie eine hohe mechanische Flexibilit\u00e4t bei gleichzeitig geringem Gewicht aufweisen.
Um die Effizienten von organischen thermoelektrischen Materialien weiter zu erh\u00f6hen, werden neue Hochleistungsmaterialien ben\u00f6tigt.<\/p>\n
In dieser Arbeit werden eine Reihe neuer selbstdotierender Elektronenakzeptor-Polymere synthetisiert, die alle Anforderungen von organischen Thermoelektrika erf\u00fcllen sollen. Somit sollen die Wirkungsgrade stark verbessert und die Wirtschaftlichkeit und Einsatzm\u00f6glichkeiten von organischen Materialien in thermoelektrischen Bauteilen weiter gesteigert werden.
Organische Thermoelektrika m\u00fcssen m\u00f6glichst niedrige thermische und sehr gute elektrische Leitf\u00e4higkeiten aufweisen. W\u00e4hrend die thermischen Leitf\u00e4higkeiten g\u00fcnstiger Weise niedrig sind, zeigen organische Halbleiter ebenfalls niedrige
elektrische Leitf\u00e4higkeiten. Um diese zu erh\u00f6hen kann entweder extrinsisch dotiert werden, d.h. durch Mischen mit niedermolekularen Dotierungsmitteln welche Elektronentransferprozesse erm\u00f6glichen, oder durch intrinsisches Dotieren. Letztere M\u00f6glichkeit beinhaltet die kovalente Anbindung von Amin Seitengruppen in konjugierte Hauptkettenpolymere, und unterbindet elegant das Grundproblem der Phasenseparation bei extrinsischen Dotierungen. Die daraus entstehenden konjugierten Polymere sind als elektronenreiche Lochleitern gel\u00e4ufig. Die ebenfalls ben\u00f6tigen elektronenarmen, selbstdotierenden Akzeptorpolymere sind jedoch weitgehend unbekannt. In dieser Arbeit soll daher eine Reihe konjugierter Hauptkettencopolymere auf Basis von Naphthalindiimid-basierten Monomeren (NDI) mit selbstdotierenden Amin-Seitenketten hergestellt werden.
Der Dotierungsgrad, die L\u00f6slichkeit des Polymers sowie dessen Morphologie werden durch Copolymerisation von NDI-Molek\u00fclen mit unterschiedlich langen Alkylseitenketten mit und ohne Aminen in den Seitenketten eingestellt um so die thermoelektrischen Eigenschaften weiter zu optimieren. Auch die L\u00e4nge der Alkylkette zwischen NDI-Kern und Amingruppe sowie die Substituenten am Amin-Stickstoff werden f\u00fcr eine zus\u00e4tzliche Leistungssteigerung in weiteren Experimenten variiert. Mittels Variation des komplement\u00e4ren C-H-Monomers sollen Eigenschaften wie z.B. die Ladungstr\u00e4germobilit\u00e4t eingestellt werden. Durch die Darstellung und Analyse von Modellverbindungen soll der Mechanismus und die Voraussetzungen f\u00fcr eine effektive Selbstdotierung besser verstanden werden. Hierzu werden NDI Derivate mit unterschiedlich stark elektronenziehenden Kernsubstituenten mit Amin-NDIs vermischt und mittels verschiedenen Untersuchungsmethoden anaylsiert. Die Erkenntnisse aus diesen Modellverbindungen werden schlie\u00dflich auf die Konzeption von Polymeren \u00fcbertragen.
Um die Polymere zu synthetisieren wird die moderne, atom\u00f6konomische, ungiftige und kosteng\u00fcnstige direkte C-H-Arylierungspolykondensation verwendet. Die Arbeit hat starken synthetischen Charakter, gleichwohl baut sie f\u00fcr eine umfassende Charakterisierung bez\u00fcglich aller thermoelektrisch relevanten Parameter auf ein gro\u00dfes, sehr gut ausgebautes Kooperationsnetzwerk. Es wird erwartet dass die neuen selbstdotierenden Elektronenakzeptor-Polymere das Gebiet der organischen Thermoelektrik entscheidend voranbringen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Selbstdotierende Perylendiimid-Copolymere als effiziente Elektronenleiter in Thermoelektrika Die freie Verf\u00fcgbarkeit von Energie ist unverzichtbar f\u00fcr alle Bereiche des t\u00e4glichen Lebens, doch j\u00e4hrlich steigt der Weltenergiebedarf und damit auch die Emission von Treibhausgasen weiter an. Auch in Deutschland basiert die Energieversorgung haupts\u00e4chlich noch auf fossilen Energiequellen. Um wie im Dezember 2015 von der UN-Klimakonferenz in Paris […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[2477],"class_list":["post-52479","promotionsstipendium","type-promotionsstipendium","status-publish","hentry","tag-deutschland"],"meta_box":{"dbu_stipendiaten_az":"20016\/436","dbu_stipendiaten_anrede":"","dbu_stipendiaten_nachname":"Schmidt","dbu_stipendiaten_vorname":"Simon","dbu_stipendiaten_titel":"Dr.","dbu_stipendiaten_fbeginn":"2016-07-01 00:00:00","dbu_stipendiaten_fende":"2019-06-30 00:00:00","dbu_stipendiaten_e_anschrif":"Technische Universit\u00e4t Chemnitz
Fakult\u00e4t f\u00fcr Naturwissenschaften
Institut f\u00fcr Chemie \/ Professur Polymerchemie","dbu_stipendiaten_betreuer":"Prof. Dr. Michael Sommer","dbu_stipendiaten_email_dienst":"simon.schmidt@ymail.com"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium\/52479","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/promotionsstipendium"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium\/52479\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":58491,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium\/52479\/revisions\/58491"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=52479"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=52479"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=52479"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}