Neue oxidationsstabile und kriechfeste Si(Al,B)CO-Gradientenfasern aus modifizierten Polysiloxanen

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Mit der Herstellung von Si(Al,B)CO-Gradientenfaser aus Polysiloxanen soll ein neuartiger Typ keramischer Fasern entwickelt werden, dessen Produktion ähnlich preisgünstig ist wie die von Kohlenstoff- oder SiO2-Fasern bietet. Der neue Ansatz liegt dabei darin, daß weder Sol-Gel-Verfahren noch die relativ teuren und schwer verfügbaren Polycarbosilane verwendet werden, sondern daß von bor- und aluminiumhaltigen Polysiloxanharzen auf der Basis von [R-SiO1,5[n oder[R1R2SiO[n ausgegangen wird. Darauf aufbauend werden mittels einer geeigneten Zweikomponentendüse die C- und O-Konzentrationen über den Faserquerschnitt gegenläufig variiert, wobei ein hoher Sauerstoffanteil im Außenbereich zur Oxidationsstabilität und gleichzeitig ein hoher Kohlenstoffanteil im Kernbereich zu Hochtemperaturkriechfestigkeit und einem hohen E-Modul führen soll. Die Prozeßführung wird dabei durch die chemischen und fließmechanischen Eigenschaften der Ausgangsmaterialien sowie durch Wärmebehandlung und die Parameter des Spinnprozesses (Düsengeometrie, relative Volumenströme, Verzug) reguliert. Mikrostruktur, Nanochemie und mechanische Eigenschaften werden für alle Prozeßschritte charakterisiert und mit den jeweiligen Herstellungsparametern korreliert, um eine gezielt Optimierung der Fasern zu ermöglichen. Ergänzend werden Reaktionskinetik und atomare Bindungszustände durch ELNES und interpretierende quantenmechanische Modellierungen bestimmt.