Long-time behaviour of ceramic-like silicate composites

• Applicant: Dr.-Ing. Anna Hilbig
• Subject Area: Glass, Ceramics and Derived Composites
• Term: from 2003 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5399940

Als "Geopolymere" wird eine Gruppe glasartiger alumosilicatischer Werkstoffe bezeichnet, die seit etwa zwei Jahrzehnten in Entwicklung ist. Sie vereinen in sich verarbeitungstechnologische Vorteile von organischen Polymeren (Formgebung und Aushärtung bei Raumtemperatur) mit einigen günstigen Eigenschaften anorganisch-nichtmetallischer Werkstoffe wie höhere Temperaturstabilität, Oxidationsstabilität und Feuchteresistenz, wobei die erforderlichen Rohstoffe in der Erdkruste uneingeschränkt und billig zur Verfügung stehen. Ein Nachteil besteht in der im Falle dreidimensionaler Vernetzung zu erwartenden Sprödigkeit, so dass es sinnvoll erscheint zu versuchen, durch Fasereinbau eine höhere Zuverlässigkeit dieser Werkstoffe zu erreichen. Auch vergleichsweise niedrige Werte der Steifigkeit und Festigkeit dieser sehr leichten Materialien (Dichten 0,9 bis 2,2 g cm -3) sind durch Faserverstärkung steuerbar. Über den Einbau von C-Fasern in Geopolymere wird in der Literatur bereits ausführlich berichtet. Die niedrige Temperatur bei der Herstellung der Komposite ermöglicht an sich aber auch den Einsatz von billigeren Fasern geringerer Temperaturstabilität, insbesondere von Glasfasern. Dem steht allerdings eine zu geringe Alkaliresistenz der meisten Typen von Glasfasern entgegen. Deshalb sollen in diesem Projekt Basalt- und AR-Glasfasern zum Einsatz kommen, die als besonders alkaliresistent bekannt sind. Hauptaugenmerk soll dabei der Langzeitstabilität dieser als witterungs- und feuerresistente Leichbauwerkstoffe vorgesehenen Komposite gelten, wozu umfangreiche Untersuchungen der Faser/Matrix-Grenzflächen in Abhängigkeit von Faserbeschichtungen, herstellungstechnologischen Parametern sowie Zeit, Temperatur und Feuchte der Auslagerung erforderlich sind. Für die Grenzflächenanalytik steht ein hochauflösendes analytisches TEM zur Verfügung.

• DFG Programme: Research Grants