Hoch leitfähige, flexible Polymerhybridmaterialien

AUFGABENSTELLUNG

Für flexiblen Polymer­materialien, die vorzugsweise in kontinuier­licher Prozess­führung als dünne Beschich­tungen oder Membranen herge­stellt werden, können durch Additi­vierung mit geringen Mengen an Carbon­nanotubes (CNTs) höhere Festig­keiten sowie anti­statische und elektrische Eigen­schaften gezielt eingestellt werden. Allerdings ist die spezifische Leit­fähigkeit derartiger extrinsisch leit­fähiger Materialien zu niedrig, sodass diese in dem für zahlreiche Anwendungen interessanten Nieder­spannungs­­bereich (≤16 V) derzeit nicht eingesetzt werden können.

PROJEKTZIEL | ARBEITSHYPOTHESE

Ziel des Forschungs­projektes ist es, durch die Kombination von makro‐ und nanoskaligen Kohlenstoff­fasern in einer Polymer­matrix mit Elastomer­charakter synergistische Effekte zwischen beiden zu erzielen und diese für den Bereich flexibler Polymer­flächen nutzbar zu machen. Es sollen systematisch untersucht werden:

• die synergistische Wirkung elektrisch leit­fähiger Carbon­fasern (CF) mit dem elektrisch leit­fähigen Netzwerk von CNTs, durch die eine Erhöhung der elektrischen Leit­fähigkeit solcher Polymer­schichten erwartet wird,

• der material­verstärkende Effekt gegenüber mechanischer Kraft­einwirkung.

NUTZEN | AUSBLICK

Als Ergebnis des Forschungs­vorhabens sollen folgende Ergebnisse verfügbar sein:

• Aufklärung der Synergie-Effekte zwischen den nano- und mikroskaligen Kohlen­stoff­­röhren und der daraus resul­tierenden makros­kopischen Effekte (elektrische Leit­fähigkeit, mechanische Eigen­schaften),

• Aussage zur optimalen Kombination und Verteilung der Partikel für ausgewählte Polymer­systeme bezüglich einer höchst­möglichen elektrischen Leit­fähigkeit und mechanischer Belast­barkeit,

• Verfahren zur Aufbereitung von Polymer­massen, die gleichzeitig nano- und mikro­skalige CF enthalten,

• Optimierte Schichten, um die Leistungs­fähig­keit der neu­artigen Hybrid­polymer­­schichten zu evaluieren.