Mehrskalige dynamische Analyse von Aerogel- und Aerogel-Verbundwerkstoff-Anpassschichten

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Mikhail Itskov; Professorin Dr. Barbara Milow
• Fachliche Zuordnung: Mechanik ; Angewandte Mechanik, Statik und Dynamik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 520432297

Der Hauptanwendungsbereich von Silika-Aerogelen beschränkt sich derzeit auf die Wärmedämmung, obwohl ihre Eigenschaften in Bezug auf Schallabsorption oder Schalldämmung ebenfalls vielversprechend sind. In den letzten 30 Jahren sind die akustischen Eigenschaften untersucht worden, allerdings bestehen nach wie vor große Lücken im Verständnis der zugrunde liegenden physikalischen Mechanismen. Darüber hinaus wurden unseres Wissens nach keine Modellierungsansätze entwickelt, die das Verhalten von Aerogelen und Aerogel-Verbundwerkstoffen für statische und dynamische Anwendungen beschreiben können. Das Ziel dieses Projekts ist es, das allgemeine Verständnis der Auswirkungen der Mikrostruktur auf die gesamten makrodynamischen Eigenschaften von Aerogelen und deren Verbundwerkstoffen zu erweitern. Ein mikromechanisches Finite-Elemente-Modell, das auf der Diffusion-limited Cluster-Cluster Aggregation Methode (DLCA) basiert, wird erweitert, um auch das dynamische Verhalten zu beschreiben. Dieses Modell wird hierbei mit den mikromechanischen Strukturmerkmalen des spezifizierten Aerogels und Aerogel-Verbundwerkstoffs korreliert. Ferner werden makromechanische analytische Modelle für dünne Anpassschichten entwickelt und der Einfluss der wichtigsten Materialparameter untersucht. Die Auswirkungen der Anisotropie und der funktional abgestuften Struktur auf die Wellenausbreitung werden berücksichtigt. Die experimentellen, numerischen und analytischen Ergebnisse werden miteinander verglichen. Schließlich werden die Modelle für die maßgeschneiderten dynamischen Eigenschaften von Aerogel und ihren Verbundwerkstoffen optimiert. Da die numerischen und analytischen Modelle mit den Syntheseparametern korreliert werden, wird es möglich sein, Zielparameter wie den E-Modul oder die Schallabsorptionskoeffizienten zu beeinflussen. Die Zuverlässigkeit des Modellierungsansatzes wird durch die Synthese und experimentelle Untersuchung eines bestimmten Aerogels und Aerogel-Verbundwerkstoffs überprüft. Mit diesem Verfahren wird ein Aerogel/Aerogel-Verbundstoff mit spezifisch erwünschten physikalischen Eigenschaften erzeugt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Türkei
• Partnerorganisation: TÜBITAK The Scientific and Technology Research Council of Turkey
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Ameya Govind Rege
• Kooperationspartner: Professor Dr. Baris Erbas