Multiskalige Modellierung von nanoverstärkten Geopolymer/CNTs-Materialien

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eduardus Koenders, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 446266595

Heutzutage werden Geopolymere als eine moderne Alternative zu zementartigen Materialien betrachtet, wobei die hervorragende chemische Beständigkeit und Feuerbeständigkeit zählen zu deren attraktivsten Eigenschaften gehören. Geopolymere ermöglichen die Verwendung von industriellen Abfallmaterialien und wandeln diese in ein neuartiges Bindemittel um. Ihre Herstellung geht mit einer wesentlich geringeren CO2-Emission im Vergleich zu Portlandzement einher. Die Kombination von Geopolymeren mit Nanokohlenstoffen würde die Mikrostruktur des Bindemittels deutlich verstärken und damit die mechanische Leistungsfähigkeit und Dauerhaftigkeit langfristig verbessern. Das Ziel dieses Projektes ist es, die mechanischen Eigenschaften von Geopolymeren mit nanoverstärkten Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs) mit Hilfe eines multiskaligen numerischen Modellierungsansatzes zu optimieren. Dazu wird die französische Gruppe eine atomistische Modellierung mit molekulardynamischen Methoden durchführen, wobei Feuchtigkeits-, Erwärmungs- und Belastungseffekte berücksichtigt werden. Die deutsche Gruppe wird ein Mikro-Teilchenmodell entwickeln, das auf Teilchen (Monte Carlo) Modellen, 3D bildbasierten Algorithmen, Homogenisierungsschemata und der Finite-Elemente-Methode basiert, um ein Upscaling zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Neven Ukrainczyk, Ph.D.
• Kooperationspartner: Professor Ali Zaoui, Ph.D.