Kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoff durch chemische Gasphaseninfiltration: Experimentelle Analyse und numerische Simulation des Herstellungsprozesses
Final Report Abstract
Der im Rahmen des SFB 551 erarbeiteten Mechanismus der chemischen Gasphasenimprägnierung mit Kohlenstoff wurde durch sukzessive Berücksichtigung weiterer Einflüsse wie Aufheizen und Abkühlen sowie durch Einfügen weiterer Reaktionen so weit verbessert, dass die Zusammensetzung der Gasphase am Austritt aus dem Reaktor befriedigend beschrieben wird. Die Ergebnisse der Simulationen wurden durch gaschromatographische Untersuchungen überprüft. Durch Kopplung der homogenen Gasphasenreaktionen mit auf der Oberfläche ablaufenden heterogenen Abscheidungsreaktionen konnte die örtliche Verteilung des abgeschiedenen Kohlenstoffs unter Berücksichtigung der Änderung der Zusammensetzung der Reaktionsmasse infolge des entstandenen Wasserstoffs für Filze mit unterschiedlichem Volumenanteil der Kohlenstofffasern berechnet und experimentell bestätigt werden. Schließlich gelang es auch, den Mechanismus durch Einfügen weniger weiterer Reaktionen auf die Abscheidung von Kohlenstoff unter Verwendung von Ethanol auszudehnen. Die entwickelten Computerprogramme gestatten es heute, den Herstellungsprozess Kohlenstofffaserverstärkten Kohlenstoffes durch chemische Gasphaseninfiltration auf dem molekularen Geschehen basierend numerische zu simulieren. Der Erfolg des Projektes und der erzielte beachtliche Fortschritt im Verständnis der elementaren Grundlagen und deren Applikation für die Simulation des Herstellungsprozesses sind sowohl durch die enge und fruchtbare Zusammenarbeit mit den Kollegen des Paketantrages begründet als auch durch Synergien mit zwei weiteren durch die DFG geförderten Projekten im Themenbereich der Kohlenstoffverbundwerkstoffe.
Publications
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