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Forschungsbericht]

Polymerbasierte Funktionskomposite

Projektbeschreibung:
Die Arbeitsgruppe „Polymerbasierte Funktionskomposite“ beschäftigt sich mit der Entwicklung, Prozessierung, Replikation und Charakterisierung neuartiger Funktionsmaterialien, die aus einer polymeren Matrix und einem anorganischen oder organischen mikro- bzw. nanoskaligen Feststoff besteht. Im Fokus der Forschungsarbeiten steht derzeit die Modifizierung folgender physikalischer Polymereigenschaften: 1. optisch (Brechzahl, Transmission) 2. elektrisch (Leitfähigkeit) 3. dielektrisch (Permittivität 4. thermomechanisch (Härte, thermische Ausdehnung, Erweichungstemperatur, E-Modul, usw.) Im Hinblick auf eine erfolgreiche Eigenschaftseinstellung und die daraus resultierenden Möglichkeiten der Bauteilherstellung erfordern die ganzheitliche Entwicklung einer Prozesskette, beginnend bei der Materialauswahl bis hin zum Material- und Bauteilherstellung. Materialien: Polymere Matrix: a) Reaktionsharze (Methacylate, ungesättigte Polyester) b) Thermoplaste (PMMA, PMMI, PC, µPA, COC, PSU) Keramiken: mikro- und nanokristallines SiO2, Al2O3, ZrO2, TiO2, ITO, CeO2, BaTiO3, SrTiO3, SnO2, ZnO, PZT Metalle: mikrokristalline Eisen- und Stahlpulver (17-4PH) Organische Dotierstoffe: a) elektronenreiche Aromaten b) Carbon Nanotubes Kompoundierung: Die Eigenschaften eines Komposits, speziell bei der Verwendung von nanoskaligen Füll- und Dotierstoffen, sind prozess- und prozessparameterabhängig. Des Weiteren führt die Zugabe von mikro- und speziell von nanoskaligen Füll- und Dotierstoffen zu einer signifikanten Beeinflussung der Fließeigenschaften des resultierenden Komposits, so dass im Hinblick auf eine erfolgreiche Bauteilherstellung über Replikationsverfahren die füllgrad- und temperaturabhängige Viskosität für jedes System ermittelt werden muss. Zur Kompositherstellung stehen verschiedene Hochgeschwindigkeits- und Dissolverrührer, Mischer-Kneter-Systeme oder Extruder zur Verfügung. Replikation: Ausgehend von der polymeren Matrix werden entweder das Reaktionsgießen (gießharzbasierte Komposite) oder das Spritzgießen (thermoplastbasierte Komposite) zur Bauteilherstellung eingesetzt. Charakterisierung: Die physikalischen Kompositeigenschaften können über eine Vielzahl von verschiedenen Analyseverfahren bestimmt werden, beispielsweise Refraktometrie, Transmissionsbestimmung, Dilatometrie, Mikroskopie, REM, u.v.m.

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Thomas Hanemann
Tel: 0761 203-7551
Email: thomas.hanemann(at)imtek.uni-freiburg.de
Projektlaufzeit:
Projektbeginn: 2000
Projektende: (unbegrenzt)
Projektleitung:
Hanemann T
Stellvertretung: Dr. Christof Megnin
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Werkstoffprozesstechnik
Prof. Dr.-Ing. Thomas Hanemann
Georges-Köhler-Allee 102
79110 Freiburg

Telefon: 0761 203-7550
Fax: 0761 203-7552
Email: kirsten.honnef@imtek.uni-freiburg.de
http://www.imtek.de/wpt/

Mitarbeiter:
  • Honnef K
  • Gleissner U
  • Graf D
  • Honnef K
  • Khatri B
  • Mauck M
  • Eiselt T
  • Bollgruen P
Schlagworte:

    Funktionskomposite, Replikation, Mikrospritzgießen, Mikropulverspritzgießen

Projektbezogene Publikationen:

  • Gleissner U, Hanemann T: Tailoring optical and rheological properties of host-guest systems based on an epoxy acrylate Materials Today: Proceeding, 2016; 3 (2): 289-293. : http://dx.doi.org/10.1016/j.matpr.2016.01.071
  • Gleissner U, Hanemann T, Megnin C, Wieland F: The Influence of Photo Initiators on Refractive Index and Glass Transition Temperature of Optically and Rheologically adjusted Acrylate based Polymers Polym Advan Technol, 2016; 27 (10): 1294-1300. : http://dx.doi.org/10.1002/pat.3793
  • Gleissner U, Khatri B, Megnin C, Sherman S, Xiao Y, Hofmann M, Günther a, Rahlves M, Roth B, Zappe H, Hanemann T: Optically and rheologically tailored polymers for applications in integrated optics Sensor Actuat A-phys, 2016; 241: 224-230. : http://dx.doi.org/10.1016/j.sna.2016.02.029
  • Günther A, Petermann A B, Gleissner U, Hanemann T, Reithmeier E, Rahlves M, Meinhardt-Wollweber M, Morgner U, Roth B: Cladded self-written multimode step-index waveguides using a one-polymer approach Opt Lett, 2015; 40 (8): 1830-1833. (download: http://dx.doi.org/10.1364/OL.40.001830)
  • Gleissner U, Hanemann T: Tailoring the optical and rheological properties of an epoxy acrylate based host-guest system Opt Eng, 2014; 53 (8): 087106-1-087106-5. : http://dx.doi.org/10.1117/1.OE.53.8.087106
  • Gleissner U, Honnef K, Hanemann T: Tuning the optical and rheological properties of host-guest systems based on an epoxy acrylate and MMA Procedia Engineering, 2014; 15: 161-167. : http://dx.doi.org/10.1016/j.proeng.2015.08.553
  • Hanemann T, Honnef K: Viscosity and refractive index tailored methacrylate based polymers J Appl Polym Sci, 2014; 131: 40194. : http://dx.doi.org/10.1002/app.40194
  • Tosoni M, Schulz M, Hanemann T: Novel Conductive Gel Polymers based on Acrylates and Ionic Liquids International Journal of Electrochemical Science, 2014; 9 (7) (online): 3602-3617. (download: http://www.electrochemsci.org/papers/vol9/90703602.pdf)
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  • Schlabach S, Ochs R, Hanemann T, Szabo D V: Nanoparticles in polymer-matrix composites Microsyst Technol, 2011; 17: 183-193. : http://dx.doi.org/10.1007/s00542-010-1176-8
  • Hanemann T, Honnef K: Polymer-Dopant-Systems: Tailoring of Optical and Thermomechanical Properties American Institute of Physics (AIP) Publishing, Melville, USA, 2010: 13-15 (Times of Polymers Conference/Ischia).
  • Hanemann T, Schumacher B: Polymer-Keramik-Komposite mit hoher Dielektrizitätskonstante für Anwendungen in der Mikrosystemtechnik VDE Verlag GmbH, Berlin, 2010: 124-129 (GMM-Workshop Technologien und Werkstoffe der Mikro- und Nanosystemtechnik), VDE Verlag GmbH Berlin (Hrsg).
  • Hanemann T, Schumacher B: Development of polymer-high-k-ceramic-functional composites for applications as embedded capacitors 2010: 227-330 (4M2010 Conference/Oyonnax/4M-Assiciation), 4M-Association (Hrsg).
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  • Hanemann T, Szabó D V: Polymer-Nanoparticle Composites: From Synthesis to Modern Applications Materials, 2010; 3 (6) (online): 3468-3517. : http://dx.doi.org/10.3390/ma3063468
  • Piotter V, Hanemann T, Heldele R, Mueller M, Mueller T, Plewa K, Ruh A: Metal and Ceramic Parts fabricated by Microminiature powder injection molding Int J Powder Metall, 2010; 46 (2): 21-28.
  • Schumacher B, Gesswein H, Haußelt J, Hanemann T: Temperature treatment of nano scaled barium titanate filler to improve the dielectric properties of high-k-polymer based composites Microelectron Eng, 2010; 87: 1978-1983.

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