Erforschung des temperaturabhängigen Spannungsrissverhaltens amorpher polymerbasierter Nanokomposite

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Alois K. Schlarb
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik ; Polymermaterialien
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270466437

Im täglichen Einsatz von Kunststoffen stellt deren Beständigkeit gegen spannungsrissauslösende Medien ein ernsthaftes Problem dar. Spannungsrissbildung ist die häufigste Ausfallursache bei Kunststoffbauteilen; rund 25% der Versagensfälle werden auf sie zurückgeführt. Das Phänomen tritt bei gleichzeitiger mechanischer Beanspruchung und Medieneinfluss auf. Dabei versagt das Bauteil deutlich unterhalb der Streckgrenze bzw. Festigkeit des Werkstoffs. In bestimmten Anwendungsfällen, wie in der Medizin, kann dies zu lebensbedrohlichen Situationen führen.Die Additivierung von Thermoplasten mit nanoskaligen Partikeln kann die Eigenschaften der Kunststoffe positiv beeinflussen. So konnte in der jüngeren Vergangenheit gezeigt werden, dass die Einarbeitung von Nanopartikeln in polymere Matrizen die Kriechneigung dieser Werkstoffe extrem reduzieren kann. Dies wir auf eine Einschränkung in der molekularen Beweglichkeit durch die Nanopartikel zurückgeführt. Im Analogieschluss dürfte durch Nanopartikel auch die Spannungsrissneigung beeinflusst werden. Tatsächlich konnten projektbezogene Vorarbeiten grundsätzlich zeigen, dass das Werkstoffversagen infolge von Spannungsrissbildung durch Zugabe von Nanopartikel bei gleicher Belastung zu höheren Zeiten verschoben werden kann.Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, dieses Potenzial systematisch zu erforschen. Methodisch wird dabei neben dem Experiment eine Modellierung und letztendlich Simulation auf Basis von Zeit-Temperatur Verschiebungsprinzipien und Mischungsregeln angestrebt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen