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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:

  • 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)
  • Hanemann T, Weber O: Development of a partially water soluble binder system for ceramic powder injection moulding 2012: 135-138 (Proceedings 4M-Coinference/Vienna/4M-Association), Noll H, Adamovic N, Dimov S (Hrsg).
  • Hofmann A, Tosoni M, Schulz M, Hanemann T: Polymer gel electrolytes based on ionic liquids for Li-ion-batteries 2012 (111.Hauptversammlung der Deutschen Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie/Leipzig), Deutschen Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie (Hrsg).
  • Weber O, Hanemann T: Ceramic injection moulding using a partially water-soluble binder system: Effect of back-bone polymers on the process 2012 (36th Internat.Conf.and Exposition on Advanced Ceramics and Composites (ICACC ), Daytona Beach, Florida, USA), 36th Internat.Conf.and Exposition on Advanced Ceramics and Composites (ICACC ), Daytona Beach, Florida, USA (Hrsg).
  • Weber O, Hanemann T: Green-conscious ceramic injection moulding 2012 (36th Internat.Conf.and Exposition on Advanced Ceramics and Composites (ICACC ), Daytona BEach, Florida, USA), 36th Internat.Conf.and Exposition on Advanced Ceramics and Composites (ICACC ) (Hrsg).
  • Hanemann T, Gesswein H, Schumacher B: Dielectric property improvement of polymer-nanosized strontium titanate-composites for applications in microelectronics Microsyst Technol, 2011; 17: 1529-1535. : http://dx.doi.org/10.1007/s00542-011-1322-y
  • Hanemann T, Honnef K, Mueller T, Weber O: New methacrylate-based feedstock systems for micro powder injection moulding Microsyst Technol, 2011; 17: 451-457. : http://dx.doi.org/10.1007/s00542-011-1243-9
  • 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, Mueller T, Weber O: Micro Powder Injection Molding: Development of Alternative Feedstocks for the Realization of Ceramic and Metal Parts 2010: 105-11 (ICOMM/4M 2010 Conference/Wadison/ICOMM), ICOMM (Hrsg).
  • 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).
  • 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.

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