Nanokomposite

Bereits kleinste Mengen von Additiven mit Dimensionen im Nanometerbereich (< 100 nm) können die Ausgangseigenschaften von Kunststoffen (z. B. mechanische Kennwerte, Barriereeigenschaften gegen Diffusion von Gasen und Lösungsmitteln, Flamm-widrigkeit) entscheidend verbessern. Derzeit gibt es weltweit intensive Aktivitäten zur Entwicklung und Erprobung neuer polymerer Verbundwerkstoffe, den sogenannten Nanocomposites, mit verschiedensten nanoskaligen Verstärkungs-materialien (z.B. Schichtsilikate, sphärische Silikatpartikel, Carbon Nanotubes, Carbon Nanofasern). Trotz einiger bereits erzielter industrieller Erfolge bei der Entwicklung von polymeren Nanokompositen steht weiterhin die grundlagenorientierte Forschung im Vordergrund.

Das Einbringen nanoskaliger Füllstoffe in polymere Matrizes kann signifikante Auswirkungen sowohl auf das Verarbeitungsverhalten als auch auf die innere Struktur (Morphologie) der Kunststoffe bewirken. Durch geschickte Wahl von Material-komponenten und Fertigungsverfahren können derartige Effekte genutzt und somit selbst filigranste Verbundwerkstoffbauteile mit optimiertem Eigenschaftsprofil hergestellt werden.

Aktuell beschäftigt sich der Lehrstuhl für Polymere Werkstoffe mit der Entwicklung von Nanokompositen auf Basis von mineralischen Nanofüllstoffen (Schichtsilikate, Halloysite, Silikatpartikel) sowie auf Basis von kohlenstoffbasierten Additiven (CNTs, Graphen, Ruß). Ein besonderes Highlight stellen die Schichtsilikate der zweiten Generation dar. Diese neuartigen Nanofüllstoffe sind synthetischen Ursprungs und weisen laterale Abmessungen bis 6 µm und Aspektverhältnisse bis 600 auf, wodurch eine gleichzeitige Erhöhung von Steifigkeit und Zähigkeit eines Polymers ermöglicht wird. Halloysite weisen eine ähnliche chemische Struktur auf wie die Schichtsilikate, liegen aber in der Form von Röhrchen vor. Diese Nanopartikel sind natürlichen Ursprungs und stellen aufgrund ihres hohen Aspektverhältnisses vielversprechende Kandidaten zur Steigerung von Steifigkeit und Festigkeit von Polymeren dar. Kohlenstoffbasierte Nanofüllstoffe wie Ruß (CB), Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT), Kohlenstoff-Nanofaser (CNF) oder Graphen (GNP) werden verwendet, um die Eigenschaften von kompakten Polymermatrizes sowie von Schäumen zu beeinflussen. Dazu zählen die elektrische und thermische Leitfähigkeit, statische und dynamische mechanische Eigenschaften etc. Im Moment können die Forschungsfelder wie folgt klassifiziert werden: CB oder CNT modifizierte Harzzusammensetzungen für elektrische Leitfähigkeit, mit CNF und CNT modifizierte Prepregs für Hochleistungslaminate und GNP-modifizierte Schaumstoffe für Wärmedämmung und elektrischen Leitfähigkeit.

Ansprechpartner: M. Sc. Gökhan Bakis
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Aktuelle Downloads:
Activities in Nanoscience

Graphene Nanocomposite Foams

Second Generation Layered Silicates

Carbon Nanotubes


Nanostruktur von Polyamid mit 5%-Nanoclay