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We report the synthesis of AgNP@PEDOT:PSS hybrid conductive particles with silver cores and polythiophene shells that can be used to formulate sinter-free inks for printing electronics. First, Ag nanocrystals capped with the weakly bound ligand aminohexanoic acid (ε-Ahx) are prepared. The ligand shell is exchanged by reacting the dispersion with the polymer ionomer mixture poly(3,4-ethylene dioxythiophene):polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS). The particles are characterized by electron microscopy, dynamic light scattering, Z potential, and Raman spectroscopy, confirming the replacement of the ligands on the metal particle surface. The resulting dispersion is colloidally stable as confirmed by DLS. Inks with a solid content of the hybrid particles of 300 mg mL−1 were prepared and deposited on different substrates. The new particles are components for hybrid inks that become electrically conductive without any chemical or thermal post-deposition treatment. We show that silver-based hybrid inks can be deposited on different substrates and possess an average conductivity after 24 h of drying at room temperature of 1.726 × 106 S m−1 ± 0.326 × 106 S m−1, only one order of magnitude lower than elemental silver and within the same order of magnitude as their gold ink counterpart.

Within the present work, a thermo-responsive ultrafiltration membrane is manufactured based on a polystyrene-block-poly(diethyl acrylamide) block copolymer (BCP). The poly(diethyl acrylamide) block segment features a lower critical solution temperature (LCST) in water, similar to the well-known poly(N-isopropylacrylamide), but having increased biocompatibility and without exhibiting a hysteresis of the thermally induced switching behavior. The BCP is synthesized via sequential “living” anionic polymerization protocols and analyzed by 1H-NMR spectroscopy, size exclusion chromatography, and differential scanning calorimetry. The resulting morphology in the bulk state is investigated by transmission electron microscopy (TEM) and small-angle X-ray scattering (SAXS) revealing the intended hexagonal cylindrical morphology. The BCPs form micelles in a binary mixture of tetrahydrofuran and dimethylformamide, where BCP composition and solvent affinities are discussed in light of the expected structure of these micelles and the resulting BCP membrane formation. The membranes are manufactured using the non-solvent induced phase separation (NIPS) process and are characterized via scanning electron microscopy (SEM) and water permeation measurements. The latter are carried out at room temperature and at 50 °C revealing up to a 23-fold increase of the permeance, when crossing the LCST of the poly(diethyl acrylamide) block segment in water.

Es ist gelungen, silberhalogenidhaltige Materialien (Pulver und dünne Schichten) mit photochromen Eigenschaften über den Sol-Gel-Prozeß zu synthetisieren. Zuerst wurden AgCl0.11Br0.89-dotierte Borosilikatglaspulver hergestellt. Dazu wurden kleine Silberkolloide spontan in einem Natriumalumoborosilikatsol gebildet und durch Überführung in den Gelzustand stabilisiert. Die Umwandlung zu Silberhalogenid-Kristalliten der Form AgCl0.11Br0.89 erfolgte im Gel durch Rühren in chlorid- und bromidhaltiger Lösung. Nach Temperung zum Glas zeigen diese AgCl0.11Br0.89-haltigen Pulver photochrome Eigenschaften. Es wurde dargelegt, daß mit steigender Silberkonzentration (von 0.32 bis 4.8 % Massenanteil AgCl0.11Br0.89 je 100 g Oxide) die Kristallitgröße (dAgCl0.11Br0.89 von 4.6 bis 56 nm) zunimmt. Je größer die Kristallite, umso schneller und tiefer dunkeln die Pulver ein. Das Bleichen setzt erst thermisch aktiviert ein (bei Temperaturen von 150 bis 400 °C), dabei hellen die Pulver, die nicht so stark eindunkeln, bei geringerer Temperatur auf. Die hergestellten Pulver mit einem AgCl0.11Br0.89-Massenanteil < 0.32 % je 100 g Oxide dunkeln durch die Temperaturbehand lung zum thermischen Bleichen erst nach (bis ca. 150 °C), bevor sie aufhellen. Die beste Kinetik hinsichtlich des thermischen Bleichens zeigt das Glaspulver mit einer Silberkonzentration von 0.32 % Massenanteil AgCl0.11Br0.89 bezogen auf 100 g Oxide. Für dieses Pulver sinkt die Reflexion nach5 Minuten UV-Bestrahlung von 85 auf 36 %, die Sättigungseindunkelung ist nach 25 Minuten Belichten erreicht (R = 30 %) und kann durch Temperaturbehandlung 1 Stunde bei 150 °C vollständig gebleicht werden. Die kalkulierte Aktivierungsenergie für die thermische Bleiche beträgt für dieses Pulver 19 kJ/ mol. Nach der erfolgreichen Pulversynthese wurden dünne Schichten mit photochromen Eigenschaften über die Sol-Gel-Route erzeugt. Beim ersten Weg wurde das Silber über Ionenaustauschreaktionen mit den Natrium-Ionen aus der Gelschicht eingebracht und nachfolgend chloriert bzw. bromiert. Beim zweiten und dritten Weg wurden das Halogenid über ein modifiziertes Alkoxysilan und das Silber über DIAMO komplex gebunden in das Beschichtungssol eingebracht, wobei es sich um ein Borosilikatsol oder ein Ormocervorhydrolysat handelte. Die Tabelle 36 faßt die wichtigsten Ergebnisse der in dieser Arbeit erzeugten Schichten zusammen. Die silberchloridhaltigen Borosilikatschichten (Kapitel 4.2.1.), in die das Silber über Ionenaustauschreaktionen eingebracht wurde, sind synthesebedingt leicht eingetrübt. Sie zeigen die tiefste Sättigungseindunkelung, für das thermisch aktivierte Bleichen sind Temperaturen von 400 °C erforderlich. Die Reversibilität des photochromen Effektes wurde in 30 Zyklen verfolgt, dabei wurde nur eine geringe Transmissionserhöhung (+ 4.2 %) im eingedunkelten Zustand festgestellt. Die mittlere Kristallitgröße beträgt 31 nm und liegt fast im Größenordnungsbereich herkömmlicher photochromer Gläser ( 10-30 nm).

Bleiacetat, Zirkonpropylat und Titanisopropylat wurden mit 2-Butoxyethanol zu einem neuen feuchteunempfindlichen System zur Sol-Gel-Synthese von PZT-Filmen umgesetzt. Mit spektroskopischen Methoden wurden die molekularen Strukturen der Vorstufen und das Beschichtungssol selbst charakterisiert. Über eine entwickelte Hydrothermalsynthese wurden nanokristalline PZT-Pulver hergestellt und hinsichtlich Phasenbestand und Teilchengröße charakterisiert. Diese Pulver wurden zum Impfen und zum Füllen der Beschichtungssole eingesetzt. Auf verschiedenen Substraten (Si/Pt, SiO2, Al2O3) wurden über die Tauchbeschichtung PZT-Filme der Stöchiometrie 52/48 abgeschieden und diese bezüglich ihres Phasenbestandes, ihres Gefüges und ihrer Schichtdicke untersucht. Durch die Verwendung der Impfkristalle konnte eine Erniedrigung der Kristallisationstemperatur der Perwoskitphase der PZT-Filme um 50 K gegenüber ungeimpften Filmen und eine Kristallisation auch auf amorphen SiO2-Substraten erzielt werden. Gleichzeitig wurde eine deutlich bessere Gefügeausbildung der Perowskitphase gegenüber den nicht geimpften Filmen beobachtet. Durch das Füllen der Sole mit PZT-Pulvern konnten Schichtdicke von 1μm über eine Einfachbeschichtung realisiert werden. Mit einer eigens dafür aufgebauten Apparatur wurden PZT-Filme gepolt und ihre DK-Werte gemessen.

Der Inhalt dieser Arbeit befasst sich mit der Untersuchung und Modifikation des erstmals von Veith et al. hergestellten Alumopolysiloxans (Ph₂SiO)₈[AlO(OH)]₄ • 4 Et₂O 1 durch verschiedene organische Basen. Die Änderung von 1 durch unterschiedliche Basen führt sowohl zu Verbindungen, die die ursprüngliche Gerüststruktur von 1 beinhalten, als auch zu weiteren Produkten, bei denen ein Umbau des Molekülgerüstes des Edukts 1 eingetreten ist. In dieser Arbeit wird untersucht, inwiefern die Variation der Basenstärke, die Auswahl verschiedener Donoratome, als auch eine Variation der Sterik unterschiedlicher Basen einen Einfluss auf die Produktbildung von 1 ausübt. Die gebildeten Produkte werden Anhand verschiedener Analysemethoden (XRD, NMR, IR, UV-VIS, Elementaranalysen) charakterisiert. Ein weiterer Gesichtspunkt dieser Arbeit beruht auf der Erforschung Supramolekularer Netzwerke, die das Alumopolysiloxan 1 mit unterschiedlichen bifunktionellen Liganden ausbilden kann. Verschiedene Ligandmoleküle sollen ein Netzwerk aufbauen, in dem mehrere Alumopolysiloxane mittels Wasserstoffbrückenbindungen an die Liganden koordinieren. Es wird gezeigt, dass es möglich ist, durch eine geeignete Basenauswahl gezielte ein-, zwei- oder dreidimensionale Netzwerke zu konstruieren.