Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kunststoffe und Nanopartikel – die perfekte Mischung

01.10.2010
Leichtbau, Autoindustrie, Elektrotechnik – aus vielen Bereichen sind Kunststoffbauteile nicht mehr wegzudenken. Forscher vermischen die Kunststoffe jetzt raffiniert mit Kleinstpartikeln und verpassen ihnen so neue Eigenschaften. Flugzeuge könnten dank des innovativen Materials zukünftig besser vor Blitzeinschlägen geschützt werden.

Pechschwarze Wolken ziehen am Horizont auf. Ein Flugzeug fliegt in das Gewitter hinein, als plötzlich ein greller Lichtstreifen den Himmel durchzuckt. Flugzeuge, die Schlechtwetterfronten passieren müssen, sind keine Seltenheit.


Mit Kunststoffen vermischt können diese oberflächenmodifizierten Kohlenstoff-Nanoröhren beispielsweise den Blitzschutz von Flugzeugen verbessern. © Fraunhofer IFAM

Dabei lauert stets die Gefahr: Blitze. Zwar versuchen Flugzeughersteller, ihre Maschinen gegen Blitzeinschläge zu schützen, aber selbst an Flugzeugen aus Aluminium geht ein Einschlag nicht immer spurlos vorüber. Noch problematischer wird es, wenn Polymerbauteile eingesetzt werden, um Gewicht zu sparen. Dazu gehören vor allem kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK). Diese leiten elektrischen Strom schlechter als Aluminium.

Am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen haben Forscher nun ein Verfahren für die Herstellung neuer Werkstoffe entwickelt, das Flugzeuge vor Blitzeinschlägen besser schützen soll. Dabei setzen sie auf die einzigartigen Materialeigenschaften von Kohlenstoff-Nanoröhren, kurz CNTs (Carbon Nanotubes). Sie zeichnen sich durch eine besonders hohe Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit aus. Um diese Eigenschaften auf CFK zu übertragen, vermischen die Wissenschaftler die Nanopartikel mit dem Kunststoff. »Indem wir Kleinstpartikel in Kunststoffe einrühren, können wir die Materialeigenschaften des Materials enorm erweitern«, sagt Dr. Uwe Lommatzsch, Projektleiter am IFAM. Dazu gehört neben einer optimierten elektrischen Leitfähigkeit durch CNTs beispielsweise auch eine verbesserte Wärmeableitung durch Metallpartikel.

Der Clou an der Methode ist der Vermischungsprozess: »Die Mikro- oder Nanopartikel müssen sehr homogen und mitunter sehr dicht mit dem Polymer verbunden werden«, erklärt Lommatzsch. Dazu nutzen die Wissenschaftler die Plasmatechnologie: Mit einem Atmosphärenplasma verändern sie die Oberfläche der Partikel derart, dass sie sich chemisch leichter mit dem Polymer verbinden. Eine gepulste Entladung sorgt in einer Reaktionskammer dafür, dass ein reaktives Gas entsteht. »In dieses Atmosphärenplasma sprüht man die Partikel, etwa die Nanoröhrchen, hinein«, erläutert sein Kollege, Dr. Jörg Ihde. Anschließend fallen die Partikel gleich in das jeweilige Lösungsmittel, das für die Weiterverarbeitung des Polymers verwendet werden kann. Nur wenige Sekunden dauert dieser Prozess – ein Vorteil, denn früher hat man CNTs meist nasschemisch in einem Säurebad aufbereitet. Das dauerte Stunden bis Tage, und die Abfallmengen sowie der Verbrauch an Chemikalien waren wesentlich höher.

Neben den verbesserten kohlenstofffaserverstärkten Kunstoffen für den Flugzeugbau haben die IFAM-Forscher gleich mehrere Anwendungen im Visier: »Wir können zum Beispiel die Wärmeableitung von elektrischen Bauelementen erhöhen, indem wir Metallpartikel aus Kupfer oder Aluminium im Plasma elektrisch isolierend beschichten und dann in ein Polymer einrühren«.

Dieses kann man auf das elektronische Bauteil drucken, sodass die Wärme direkt abgeführt wird. »Überhitzte Elemente sind in der Elektronikbranche ein sehr großes Problem«, so Ihde. Auch elektromagnetische Verluste können die Forscher reduzieren, indem sie weichmagnetische Partikel wie Eisen in diesem Plasmaprozess beschichten und dann Kunststoffen beimengen.

In Elektromotoren verbaut, verringern sie Wirbelstromverluste, und sorgen damit für einen erhöhten Wirkungsgrad und eine längere Lebensdauer. Die Experten zeigen oberflächenmodifizierte Kohlenstoff-Nanoröhren, die sich durch eine stark verbesserte Mischbarkeit mit Lösungsmitteln auszeichnen, vom 27. Oktober bis 3. November auf der Messe K in Düsseldorf (Halle 3, Stand E91).

Dr. Uwe Lommatzsch | Fraunhofer Mediendienst
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/presse/presseinformationen/2010/10/kunstoff-nanopartikel.jsp

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Forscherin entwickelt elektronische Textilstruktur für Medizinprodukte
17.02.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Untergrund beeinflusst Halbleiter-Monolagen
16.02.2017 | Philipps-Universität Marburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Im Focus: Sensoren mit Adlerblick

Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die Welt der keramischen Werkstoffe - 4. März 2017

20.02.2017 | Veranstaltungen

Schwerstverletzungen verstehen und heilen

20.02.2017 | Veranstaltungen

ANIM in Wien mit 1.330 Teilnehmern gestartet

17.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Innovative Antikörper für die Tumortherapie

20.02.2017 | Medizin Gesundheit

Multikristalline Siliciumsolarzelle mit 21,9 % Wirkungsgrad – Weltrekord zurück am Fraunhofer ISE

20.02.2017 | Energie und Elektrotechnik

Wie Viren ihren Lebenszyklus mit begrenzten Mitteln effektiv sicherstellen

20.02.2017 | Biowissenschaften Chemie