Hochfeste Kunststoffe mit neuartiger Verstärkung
Polymere sind Verbindungen aus einzelnen Untereinheiten mit der Bezeichnung Monomere. Sie sind in der Natur allgegenwärtig (Stärke und Proteine beispielsweise) und werden in der Industrie für vielfältige Anwendungen synthetisiert. Polyolefine sind synthetische Polymere, die aus einfachen Olefinen oder Alkenen hergestellt werden. Polyethylen und Polypropylen gehören zu den am häufigsten industriell eingesetzten Polyolefinen. Polyolefin-Nanokomposite zeigten im Labor vielversprechende Ergebnisse. Sie sind Materialien, die aus einer Polyolefinmatrix bestehen, in die Nanopartikel einer anderen Verbindung oder mehreren eingebettet (eingefügt) wurden. Die Massenfertigung mit herkömmlichen Anlagen ist jedoch teuer. Die Endprodukten weisen in Relation relativ zu den Erwartungen eine eher minderwertige Leistung auf. Europäische Wissenschaftler riefen deshalb das Projekt "Nanostructured toughened hybrid nanocomposites for high-performance applications" (Nanotough) ins Leben, um die Verteilung von Nanopartikeln innerhalb der Polyolefinmatrix zu charakterisieren. Die Forscher nahmen dabei insbesondere die Grenzfläche zwischen den Nanokompositmaterialien und der Polyolefinmatrix unter die Lupe. Sie suchen nach Wegen zur Steigerung der Steifigkeit und Schlagfestigkeit von Polyolefin-Nanokompositen und entwickeln neue, kostengünstige Hybrid-Nanokomposite mit Nanofüllstofffasern. Die Nanotough-Wissenschaftler setzten neben der Synthese neuartiger Polymere zur verbesserten Einlagerung der Nanopartikel in Polyolefine supermoderne Mikroskopie- und Visualisierungsverfahren ein, um Struktur und Zusammensetzung der Grenzflächen zu untersuchen. Mittels der experimentellen Daten konnten verbesserte Modelle von Nanokompositen entwickelt werden. Das Team verwendete die experimentellen und theoretischen Daten zur Verbesserung mehrerer mechanischer Eigenschaften. Sie verschafften den Forschern wertvolle Einblicke in chemische Veränderungen und Prozesse. Das neue Knowhow wird zur Überwindung technischer Hindernisse in der Produktion und zur Ausschöpfung der großen Leistungsfähigkeit dieser Materialien beitragen. Eine Massenfertigung derartiger Polyolefin-Nanokomposite könnte zu fundamentalen Veränderungen in der Anwendung zahlreicher Produkte auf Grundlage von Metallen und Kunststoff hinführen, wie sie in der Kraftfahrzeug- und Luftfahrtindustrie im Einsatz sind.
