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Polymere Nanoverbundstoffe

Eigenschaften von Nanoverbundstoffen

Die ungewöhnlichen Eigenschaften von polymeren Nanoverbundstoffen werden erhalten, wenn die Nanoteilchen homogen im Matrixpolymer dispergiert sind.

Grundsätzlich ist die Dispersion abhängig von charakteristischen Eigenschaften der Nanoteilchen (Größe, Form und Formfaktor) und der Polymere (Molekulargewicht, Molekulargewichtsverteilung, Struktur, Polarität und Wechselwirkung mit den Nanoteilchen).

Entscheidend für die Eigenschaften der Nanoverbundstoffe ist neben den Wechselwirkungen der Komponenten auch ihr Größenverhältnis.

Ein „Nano-Effekt“ tritt bei statischen, rheologischen, thermischen, mechanischen und anderen physikalischen Eigenschaften auf:

statisch
Durch die Zumischung von Nanopartikeln ändert sich die Form der Polymerketten, ihre Ausrichtung, Konformation und Dichte werden beeinflusst.
rheologisch
Durch die Wechselwirkungen wird die Viskosität der Polymerschmelze stark beeinflusst. Dies wird insbesondere bei einer Schubbeanspruchung deutlich. Dieses Phänomen hat starke Auswirkungen auf die Weiterverarbeitungsprozesse für polymere Nanoverbundstoffe.
thermisch
Die Glasübergangstemperatur des Matrixpolymers wird verändert, wenn Nanoteilchen zugemischt werden. Die Ursache hierfür liegt ebenfalls in den Wechselwirkungen zwischen Matrixpolymer und Nanoteilchen, welche die Beweglichkeit der Polymerketten beeinflusst.
mechanisch
Durch die große Grenzfläche zwischen Polymer und Nanoteilchen wird die Lastübertragung bei mechanischer Beanspruchung verbessert. So führen z.B. Mikrorisse nicht sofort zum Bruch eines Produkts.
andere
So haben beispielsweise Nanopartikel aus Gold eine rötliche Färbung, Keramiknanopartikel sorgen unsichtbar für kratzfeste Autolacke.
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