Hochleistungswerkstoffe durch Nanotechnologie

GKSS-Forschungszentrum Geesthacht koordiniert EU-Projekt HARCANA zur Entwicklung neuer Kunststoffe: Mit neuartigen Nano-Verbundwerkstoffen auf Kunststoffbasis lassen sich zum Beispiel Leichtbauwerkstoffe entwickeln, die mechanische Stabilität von Materialien erhöhen sowie elektrische oder magnetische Eigenschaften hinzufügen.

Zum Kickoff-Meeting des neuen EU-Projektes HARCANA, (High Aspect Ratio for Carbon-based Nanocomposites) erwarten die Geesthachter Polymerforscher des GKSS-Forschungszentrums am 17. und 18. Juli rund 30 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie Industriepartner aus Belgien, Frankreich, Rumänien, Spanien und Deutschland.

Mit neuartigen Nano-Verbundwerkstoffen auf Kunststoffbasis lassen sich zum Beispiel Leichtbauwerkstoffe entwickeln, die mechanische Stabilität von Materialien erhöhen sowie elektrische oder magnetische Eigenschaften hinzufügen. Die Europäische Kommission fördert das Projekt mit insgesamt rund 7,4 Millionen Euro. Mehr als 1,05 Million Euro davon gehen direkt an die Helmholtz-Forscher der GKSS

Der Leiter des Instituts für Polymerforschung, Prof. Dr. Volker Abetz, koordiniert von Geesthacht aus das europäische Projekt: „Ein Ziel unseres ersten Treffens ist es, den aktuellen Stand und die weiteren Schritte in der Materialentwicklung besonders im Hinblick auf deren späteren Anwendungen zu diskutieren.“ Weitere Einsatzmöglichkeiten der neuen Verbundwerkstoffe, die sich nicht elektrostatisch aufladen und Strom ableiten, wären zum Beispiel in Benzinleitungen für Fahrzeuge, sowie spezielle Verpackungsmaterialien und Membranen.

Ein Konsortium aus elf Partnern hat sich unter dem HARCANA-Dach eingefunden. Darunter sind die renommierte Universität Liège aus Belgien und die französische Ingenieursschule ESPCI (École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris), die größte öffentliche Forschungseinrichtung Spaniens CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas) sowie als Industriepartner die Deutsche Borsig GMBH und die GMT (Gesellschaft für Membrantechnik).

Erforschung von Kohlenstoff- Nanoröhrchen in Geesthacht
Das Projekt HARCANA gliedert sich in insgesamt elf Arbeitspakete. Eines davon wird von Dr. Adriana Boschetti-de-Fierro geleitet. Die GKSS-Forscherin beschäftigt sich unter anderem mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen – die Wissenschaftlerin spricht von Carbon Nanotubes. Die Wände dieser Röhrchen sind aus Kohlenstoff-Atomen aufgebaut, die in der Regel nur einige Atomlagen dünn sind. Carbon Nanotubes sind ein junges Material, mit einzigartigen Eigenschaften: Ein wesentlicher Aspekt ist die elektrische Leitfähigkeit des neuen Werkstoffs. Außerdem erhöhen Carbon Nanotubes im Kunststoff dessen Festigkeit, Steifigkeit und Bruchsicherheit: Carbon Nanotubes sind zwanzig Mal fester als Stahl und gleichzeitig so leicht wie Aluminium.

Doch trotz aller Euphorie: „Die Verbundstoffe mit Carbon Naotubes befinden sich noch in der Entwicklung“, erklärt Adriana Boschetti-de-Fierro. „Wir beschäftigen uns unter anderem mit der Frage, wie wir auf molekularer Ebene eine gleichmäßige Verteilung dieser Nanofasern im Kunststoff erzielen können.“

Denn eine komplizierende Eigenschaft der Nanotubes ist, dass sie die Tendenz haben aneinander kleben zu bleiben – die Röhrchen klumpen zusammen. Dadurch verliert der neue Werkstoff zurzeit noch schnell seine besonderen Eigenschaften.

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Volker Abetz
Leiter Institut für Polymerforschung
Telefon: +49 (0)4152/87-2461
volker.abetz@gkss.de
Dr. Adriana Boschetti-de-Fierro
Abteilungsleiterin „Nanostrukturierte Materialien“
Telefon: +49 (0)4152/87-2446
adriana.boschetti@gkss.de