Kinetik der scherinduzierten und elektrisch induzierten Perkolation in Carbon Nanotubes gefüllten Kunststoffen

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Polymere können durch Zugabe geeigneter Füllstoffe elektrisch leitend gemacht werden. Carbon Nanotubes (CNT) sind auf Grund ihres großen Aspektverhältnisses und ihrer hohen Leitfähigkeit hervorragend zur Erzielung besonders niedriger Perkolationsschwellen geeignet. Durch scherinduzierte Agglomeration ist es uns gelungen, leitfähige Netzwerke aus CNT in Epoxidharzen bei einem bislang unerreicht niedrigen Füllgrad von nur 0,002 gew% herzustellen. Eine Beschreibung der Vorgänge, die zu diesem bemerkenswerten Ergebnis führen, ist bislang nicht möglich. Im beantragten Forschungsvorhaben soll deshalb die Perkolationskinetik von CNT in Polymeren mit einem Rheometer mit Mikroskopzusatz beobachtet werden. Eine Netzwerkbildung der CNT lässt sich auch durch ein äußeres elektrisches Feld erreichen. Unser Rheometer gestattet das Anlegen eines elektrischen Feldes, so dass der gemeinsame Effekt von Scherung und elektrischem Feld untersucht werden kann, was mit bisher verfügbaren Instrumenten nicht möglich war. Die zur Netzwerkbildung führende Bewegung der CNT soll in Abhängigkeit von Temperatur, Viskosität, elektrischen Feldern und CNT-Form bzw. -Steifigkeit mit Methoden simuliert werden, die für Faser-Suspensionen und elektrorheologische Systeme bereits erfolgreich eingesetzt wurden. Wir beabsichtigen in dem vorliegenden Projekt grundlegende Fragestellungen im Zusammenhang mit der kontrollierten Herstellung von Suspensionen als Ausgangsbasis für polymere Verbundwerkstoffe zu beantworten.