Polymere Nanoverbundwerkstoffe: Chancen, Risiken und Potenzial zur Verbesserung der mechanischen und physikalischen Eigenschaften
✍ Scribed by K. Schulte; F. H. Gojny; M.H.G. Wichmann; J. Sumfleth; B. Fiedler
- Publisher
- John Wiley and Sons
- Year
- 2006
- Tongue
- English
- Weight
- 277 KB
- Volume
- 37
- Category
- Article
- ISSN
- 0933-5137
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✦ Synopsis
Die Entwicklung neuartiger Werkstoffe unter Verwendung von nanoskaligen Fu ¨llstoffpartikeln hat sich zu einer der bedeutendsten Schlu ¨sseltechnologien des 21. Jahrhunderts entwickelt. Aufgrund ihrer geringen Gro ¨ße (d< 100 nm), ihrer strukturellen Perfektion und der daraus resultierenden enormen Oberfla ¨che (>1000 m 2 /g) verfu ¨gen die Partikel u ¨ber herausragende mechanische und physikalische Eigenschaften. Die Materialwissenschaft versucht, dieses einzigartige Eigenschaftspotential zu nutzen, um konventionelle Werkstoffe zu neuartigen Hochleistungswerkstoffen weiter zu entwickeln. So lassen sich z. B. die Festigkeit, die Bruchza ¨higkeit, die Wa ¨rmeformbesta ¨ndigkeit und die elektrische Leitfa ¨higkeit enorm steigern. Dazu ergeben sich bei der Verwendung verschiedener Nanofu ¨llstoffe positive synergetische Effekte.
Aus der Vielzahl mo ¨glicher Nanopartikel haben die Kohlenstoff-Nanoro ¨hrchen (Carbon Nanotubes (CNT), die aus graphitischem Kohlenstoff bestehen und bis zu 1 mm lang sein ko ¨nnen, eine besondere Bedeutung erlangt. Der E-Modul ist mit bis zu ca. 1 TPa sehr hoch und die Festigkeiten reichen von 50-100 GPa.
Daru ¨ber hinaus ist deren elektrische und thermische Leitfa ¨higkeit hoch, so dass hieraus multi-funktionelle Nanocomposites mit Sensor-und/oder Aktuatoreigenschaften entwickelt werden ko ¨nnen. Um das Potential der Nanopartikel als Fu ¨llstoffe voll ausscho ¨pfen zu ko ¨nnen, mu ¨ssen die Partikel-Matrix-Wechselwirkungen noch systematisch weiter erforscht werden, ebenso mangelt es oftmals noch an den Methoden zur Herstellung und Verarbeitung. Außerdem gibt es noch keine Standards zur Charakterisierung dieser Werkstoffe.