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Nachhaltig Wirtschaften

Hierarchische Strukturen für polymere Strukturanwendungen (HieroComp)

Im Zuge dieses Projektes soll eine neue Klasse von Verbundwerkstoffen - funktionelle, hierarchische Verbundwerkstoffe für strukturelle Anwendungen - entwickelt werden. Die mechanischen Eigenschaften dieses neuartigen Werkstoffes sollen über eine kontrollierbare Füllstoff-Matrix-Kopplung gesteuert und verbessert werden. Das Konsortium besteht aus zwei akademischen und drei industriellen Partnern (aus Österreich und Rumänien).

Kurzbeschreibung

Ausgangssituation

Dieses Projekt zielt auf die Entwicklung, Charakterisierung und technologische Umsetzung einer neuen Klasse von Verbundwerkstoffen (funktionelle, hierarchische Verbundwerkstoffe für Strukturanwendungen) ab. Diese neuen Werkstoffe besitzen auf allen Größenebenen (Mikro- und Nanoskala) einstellbare Strukturparameter. Dadurch können auf einfache Weise Materialien entwickelt werden, die verbesserte mechanische Eigenschaften aufweisen. Zusätzlich wird durch nanoskalige Struktur eine Überwachung von Bauteilen während ihres Betriebes ermöglicht. Als Referenzpunkt für die im Projekt entwickelten Materialien werden epoxidbasierte Faserverbundwerkstoffe (die heutzutage in vielen Anwendungen eingesetzt werden) herangezogen.

Projektidee

Das Projekt gliedert sich prinzipiell in folgende Schwerpunkte:

  1. Die Eigenschaften der Matrix werden mit Hilfe von nanoskaligen Füllstoffen verändert. Durch Funktionalisierung der Partikeloberflächen mit reaktiven organischen Gruppen werden kontrollierbare Wechselwirkungen zwischen Partikel und Polymermatrix erzielt. Diese können durch Strahlung eingestellt werden, sodass gezielt schwache bzw. starke Füllstoff-Matrix-Interaktionen entstehen.
  2. Durch Funktionalisierung von Glasfasern mit reaktiven Gruppen werden die Wechselwirkungen der Glasfasern mit der Matrix, wie unter Punkt 1 beschrieben, einstellbar sein.
  3. Ein elektrisch leitfähiges Netzwerk bestehend aus Graphen wird in dem Verbund erstellt. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, Schädigungsakkumulationen im Material während des laufenden Betriebes sichtbar zu machen.
  4. Die Verteilung und Kopplungsfähigkeit der Füllstoffe haben großen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften der Verbunde. Deswegen sollen Modellierungen durchgeführt werden, die auf Basis der mechanischen Kennwerte eine "optimale Struktur" im Verbund darstellen. Es werden umfangreiche mechanische und strukturelle Charakterisierungen auf allen relevanten Skalen durchgeführt.

Fördergeber/Programm

M-Era.Net
Abwicklung durch FFG
Projektlaufzeit November 2015 – Oktober 2018

Stand: April 2017

Projektbeteiligte

Projektleitung

  • Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Prüfung der Kunststoffe, Montanuniversität Leoben

Projektpartner

  • Montanuniversität Leoben
  • bto-Epoxy GmbH
  • University POLITEHNICA of Bucarest
  • SC COMPOZITE SRL
  • Benteler SGL Composite Technology GmbH

Kontaktadresse

Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Prüfung der Kunststoffe, Montanuniversität Leoben
Dr. Michael Feuchter
Otto Glöckel-Strasse 2
8700 Leoben
Tel.: +43 3842 402 2110
E-Mail: michael.feuchter@unileoben.ac.at