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Dispergierung von Nanopartikeln

Projektbearbeitung: Hendrik Nolte

Faserverbundwerkstoffe sind in der modernen Technik (z.B. Flugzeugbau, Automobilbranche oder Windenergieanlagenbau) nicht wegzudenken. Sie ermöglichen eine enorme Gewichtsersparnis und steigern maßgeblich die Effizienz einer Struktur. Aus diesem Grund wird laufend versucht die Qualität der Fasern oder des Harzes zu verbessern. Ein Ansatz die Matrix zu verbessern ist die Zugabe von Nanopartikeln. Diese liegen meist in agglomerisierter Form als trockenes Pulver vor. Größe, Struktur, Festigkeit und Funktionalisierung der Aggregate und Primärpartikel bestimmen die anwendungstechnischen Eigenschaften und haben großen Einfluss auf die Dispergierung der Aggregate. Die Herstellung und mechanischen Eigenschaften dieser so genannten Nanokomposite sind bislang allerdings nur in Ansätzen verstanden. Insbesondere liegen kaum Kenntnisse über den Einfluss der Dispergierbedingungen, der Partikelstruktur (Größe, Aggregatstruktur, Oberflächenrauhigkeit) und der Partikel-Matrix-Grenzflächen auf die mechanischen Eigenschaften sowie Matrixschrumpf vor. Hierbei spielen Stabilität der Dispersion, die bei der Dispergierung entstehenden Strukturen der Partikel, die Wechselwirkungen und Bindungen zwischen Partikel und Harzmatrix sowie der Einfluss der dispersen Struktur eine große Rolle. Der Dispergieraufwand, und -erfolg sowie die Eigenschaften der Partikelsysteme hängen von den Prozessparametern bei der Partikelerzeugung, ihrer chemischen Funktionalisierung, der Formulierung und den Betriebsparametern bei der Dispergierung ab.

Im Rahmen des Virtuelles Institut „Nanotechnologie in Polymerkompositwerkstoffen“ wird daher untersucht wie Dispergierprozess und Dispergierergebnis von den Eigenschaften der Partikel (Material, Größe und Funktionalisierung) und des Epoxidharzes (Benetzung, funktionelle Gruppen) abhängt und welchen Einfluss Dispergierergebnis und Partikelfunktionalisierung auf die anwendungstechnischen Eigenschaften der Nanocomposite hat. Zusätzlich soll geklärt werden, wie auf Basis der Dispergierparameter, Reaktionskinematiken und der Systemcharakterisierung (Benetzung, Viskosität, Partikelgrößenanalyse) Vorhersagen auf die späteren anwendungstechnischen Eigenschaften der Nanocomposite getroffen werden können.


Mitarbeiter

Aktuelle Projekte

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Abgeschlossene Projekte

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Verbundprojekte


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