Electrokinetic and direct force measurements to describe the crack propagation behaviour of polymers under environmental influences

• Applicant: Dr. Bernd Lauke
• Subject Area: Polymer Materials
• Term: from 1999 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5178836

Der praktische Einsatz von Bauteilen aus polymeren Werkstoffen wird in starkem Maße durch die Beständigkeit gegenüber wäßrigen Elektrolytlösungen (hierunter sind auch Leitungswasser, Regenwasser, Abwässer, etc., zu verstehen) limitiert, wobei die Zusammenhänge zwischen den auftretenden Festigkeitsverlusten und der Zusammensetzung der Werkstoffe und der Lösungen weitgehend unbekannt sind. Zur Aufklärung dieser Zusammenhänge wird von dem Ansatz ausgegangen, daß sich in Mikrorissen der Werkstoffe infolge Wasserdampfsorption und Kappillarkondensation sowie dem Eindringen flüssigen Wassers Wasserfilme ausbilden. Durch die Dissoziation von Wasser sowie durch Kontaminationen werden Ionen an den Grenzflächen adsobiert, wodurch sowohl eine Reduzierung der van der Waals'schen Anziehungskräfte als auch die Ausbildung einer elektrischen Doppelschicht, die zu elektrostatischer Abstoßung führt, erfolgt. Die Wirkung von Elektrolyten auf die Adhäsion kann durch elektrokinetische Messungen (EKA) und mit direkten Kraftmessungen im molekularen Maßstab (AFM und MASIF) quantifiziert werden und mit den Ergebnissen praxisnaher Prüfungen verglichen werden. Die experimentellen Arbeiten werden durch die Modellierung der Rißausbreitung, des Doppelschichtaufbaus und der Wechselwirkungen zwischen Festkörpern bei Abständen von wenigen Nanometern begleitet.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Dr. Karina Grundke