Experimentalphysik II - CFK
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Materialien aus Kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK)
Materialien aus Kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) verfügen über das höchste Leichtbaupotential aller Werkstoffsysteme und ermöglichen hohe Leistungssteigerungen. Zudem bieten sie Vorteile wie z.B. Korrosionsfreiheit, sehr hohes Energieaufnahmevermögen, in einem weiten Bereich konstruierbare Kennwerte und überragende Langzeiteigenschaften. In der Luft- und Raumfahrttechnik sind sie auf Grund des einzigartigen Eigenschaftsprofils seit Jahren etabliert. Aber auch anderen Anwendungsgebieten, wie dem Großserienfahrzeugbau oder dem allgemeinen Maschinenbau, könnte die Faserverbundtechnologie neue Impulse geben.
Durch das hohe Leichtbaupotential kann die CFK-Technologie entscheidende Beiträge für eine effiziente und nachhaltige Gestaltung von Luftfahrt und Automobilverkehr, und damit für Umweltschutz und Ressourcenschonung, leisten.
Ein Forschungsschwerpunkt der Arbeitsgruppe liegt in der Untersuchung der physikalischen und chemischen Abläufe entlang der Prozesskette der Carbonfaserherstellung sowie in der Analyse der Wechselwirkung von C-Faser und Polymermatrix im Verbundwerkstoff.
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Keramische Verbundwerkstoffe (CMC)
Keramische Verbundwerkstoffe (Ceramic Matrix Composites, CMC) wurden ursprünglich für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt als leichte und besonders hochtemperaturbeständige (>1000°C) Strukturwerkstoffe entwickelt. Sie bestehen aus keramischen Fasern (z.B. aus SiC, Si-C-O, Si-C-N-O, Si-B-C-N, ...) mit einem typischen Durchmesser von 10 μm, die in einer keramischen Matrix eingebettet sind.
Unverstärkte Keramiken zeichnen sich abgesehen von der Hochtemperaturbeständigkeit durch gute Verschleiß-, Korrosions- und Thermoschockbeständigkeit bei geringer Dichte aus. Ihr sprödes Bruchverhalten erweist sich jedoch als problematisch für eine breite Anwendung als Konstruktionswerkstoff in mechanisch belasteten Bauteilen. Durch die Verstärkung der Keramik mit keramischen Fasern können sich hingegen im Lastfall Mechanismen ausbilden, die zu einer "Quasi-Duktilität" führen.
Entscheidend für die erhöhte Schadenstoleranz ist die Wechselwirkung zwischen Fasern und Matrix. Am Lehrstuhl für Experimentalphysik II stehen eine Reihe von mikroskopischen und makroskopischen Methoden zur Verfügung, mit denen die Faser-Matrix-Wechselwirkung in keramischen Verbundwerkstoffen charakterisiert wird.
Für weiterführende Fragen stehen Judith Moosburger-Will (CFK) bzw. Wolfgang Müller (CMC) gerne als Kontaktpersonen zur Verfügung.
