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Nanomaterialien zur Optimierung der mechanischen Eigenschaften von Naturfaserverbundwerkstoffen

Nanomaterialien zur Optimierung der mechanischen Eigenschaften von Naturfaserverbundwerkstoffen

Logo IsK

Kontaktperson: Isabelle Kuhr

 

Der Umstieg von petrochemisch gewonnenen Rohmaterialien auf nachwachsende Rohstoffe ist in vielen Bereichen essentiell. Der Einsatz von Naturfasern in Verbundwerkstoffen als Ersatz zu herkömmlichen Fasern wie z.B. Glas- oder Kohlenstofffasern wird insbesondere auch aufgrund der umweltfreundlichen Recyclingmöglichkeiten mit vergleichsweise geringem Aufwand für verschiedenste Anwendungen attraktiv. Auch weisen Naturfasern eine geringe Dichte auf, was sie besonders für den Leichtbau interessant macht. Allerdings zeigen Naturfaserverbundwerkstoffe wesentliche Nachteile bei der Feuchtigkeitsresistenz, dem Impact- sowie Ermüdungsverhalten. Der Einsatz von Nanomaterialien kann die mechanischen Eigenschaften dieser Werkstoffe signifikant verbessern und diese somit für viele Anwendungen in den Bereichen der Automobilindustrie sowie der Luftfahrt oder im Bauwesen einsetzbar machen.

Die Nanomaterialien können dabei auf verschiedenen Wegen in den Werkstoff eingebracht werden, z.B. durch Zugabe in die Matrix oder als Beschichtung auf den Fasern. Zu beachten ist dabei, dass die Nanopartikel möglichst homogen verteilt sind und ihre Agglomeration weitgehend verhindert wird. Um dies zu gewährleisten und eine hohe Kompatibilität sicherzustellen, kann z.B. die Oberfläche der Nanopartikel chemisch modifiziert werden. Zurzeit befindet sich der Schwerpunkt der Untersuchungen auf durch Flachsfasergewebematten verstärkte Bioepoxidharz-Komposite, in die Silica (SiO2)-Nanopartikel eingebracht werden.

Projekt_1 IsK
Projekt 2 IsK

Abb.: a) STEM Aufnahme der Silicapartikelverteilung im Harz; b) REM Aufnahme des unbeschichteten Flachsfasergewebes.

Ziele und Aufgaben des iPAT:

  • Material und Prozessauswahl zur Einbringung der Partikel in die Matrix sowie zur Faserbeschichtung
  • Dispersion der Partikel in den Bioharz
  • Vorbereitung und Charakterisierung der modifizierten Harzproben für die Kompositherstellung
  • Beschichtung der Flachsfasergewebematten
  • Vorbereitung und Charakterisierung der beschichteten Faserproben für die Kompositherstellung
  • Wasserabsorption der beschichteten und unbeschichteten Fasern untersuchen

 

Projektpartner: Institut für Leichtbau und Flugzeugbau (IFL) der TU Braunschweig

Förderung: Dieses Projekt wird durch die Fakultät für Maschinenbau der TU Braunschweig im Rahmen des 12+6-Programms gefördert.

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