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CNT-verstärkte Industriekeramik

Fraunhofer Wissenschaftler entwickeln Matrix-Komposite mit Kohlenstoffnanotubes

22/2016

Kohlenstoffnanoröhren (CNT) sind aufgrund ihrer außergewöhnlichen Festigkeit als Verstärkungskomponente im Verbund mit anderen Materialien sehr gut geeignet, die mechanischen Eigenschaften für Leichtbaulösungen erheblich zu verbessern. Vor allem im Kunststoffbereich sind Anwendungen bereits seit einigen Jahren bekannt. Für Keramiken und Metalle konnten die prognostizierten Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften bislang nur selten genutzt werden. Fraunhofer Wissenschaftlern ist es jetzt gelungen, den Herstellungsprozess so zu optimieren, dass sich CNT-Matrix-Komposite für industrielle Leichtbauanwendungen umsetzen lassen.

 

CNT wachsen nach katalytischer Aktivierung in-situ auf dem Matrixpulver auf

 

Komposite mit Kohlenstoffnanoröhren in metallischer oder keramischer Matrix gehen auf eine Vermischung der CNT mit dem Matrixmaterial zurück. Bei der konventionellen Pulveraufbereitung zur Vorbereitung eines Sintervorgangs agglomerieren die CNT untereinander, die einzelnen Kohlenstoffröhren verhaken miteinander und verteilen sich ungleichmäßig im Gefüge. Durch die eingesetzte hochenergetische Mischmahlung werden die CNT verkürzt, was zu einer unzureichenden Anbindung der Carbonnanotubes an die Matrixmaterialien führt.

 

Am Fraunhofer IKTS wurden die bei dem herkömmlichen Vorgang der Vermischung von Kohlenstoffnanoröhren und metallischen oder keramischen Matrixmaterialien auftretenden Herausforderungen bewältiget und der Prozess dahingehend optimiert, dass die CNT nach katalytischer Aktivierung in-situ auf dem Matrixpulver aufwachsen und so eine starke Haftung auf der Oberfläche der Pulver aufweisen. Auf diese Weise konnten die gewünschten Eigenschaftsverbesserungen nach dem Sintervorgang auf Bauteile aus CNT Matrix-Kompositen übertragen werden.

 

www.ikts.fraunhofer.de

 

 

 

Bild: Achsschenkel aus CNT-verstärkter Keramik aufgebaut durch Selektiven Laserschmelzen (Quelle: Fraunhofer IKTS, Dr. Isabel Kinski)

 

 

Ein Exponat zur Entwicklung ist Teil unserer Innovationsausstellung "Global Materials Innovation" anlässlich der Hannover Messe vom 25.–29. April 2016 in Halle 6 der Messe.

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