Hilarius, Konrad (2014)
Elektrische und rheologische Eigenschaften von kohlenstoffbasierten Füllstoffnetzwerken in Polymeren.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung
Kurzbeschreibung (Abstract)
In der Arbeit wurden die elektrischen und rheologischen Eigenschaften von kohlenstoffbasierten Füllstoffen in einer Polymermatrix untersucht. Als Füllstoffe wurden verschiedene Kohlenstoffallotrope verwendet, die sich in ihrer Ausdehnung und Geometrie unterscheiden: kugelförmige Ruße (CB), stäbchenförmige Kohlenstoffnanoröhrchen (CNT) und plättchenförmige Graphennanoplättchen (GNP), sowie deren Kombinationen. Die Morphologie des Füllstoffnetzwerks, das sich in Abhängigkeit der thermischen und rheologischen Vorgeschichte aufbaut, wurde durch Transmissions- und Rasterelektronenmikroskopie analysiert. Die komplexe elektrische Leitfähigkeit im Glaszustand der Komposite wurde mittels elektrischer Leitfähigkeitsspektroskopie untersucht. Es wird gezeigt, dass die Abhängigkeit der Leitfähigkeit von der Füllstoffkonzentration für alle Füllstoffsysteme mit der Perkolationstheorie erklärt und angepasst werden kann. Die unterschiedliche Geometrie der Füllstoffe beeinflusst dabei maßgeblich die kritische Perkolationskonzentration.
Der zeitaufgelöste Verlauf der elektrischen Leitfähigkeit und der Viskosität der Füllstoffsysteme wird mit einer rheoelektrischen Messapparatur in der ruhenden Schmelze und während definierter Scherdeformation untersucht. Es wird gezeigt, dass sich die Zeitabhängigkeit der elektrischen und rheologischen Eigenschaften der Füllstoffsysteme mit dem Agglomerationsmodell erklären lassen. Während kontinuierlicher Scherung und in der ruhenden Schmelze stellen sich stationäre Werte der elektrischen Leitfähigkeit und der Viskosität ein. Diese werden verwendet um die verschiedenen Füllstoffsysteme untereinander zu vergleichen und theoretische Vorhersagen zu den Eigenschaften von kombinierten Füllstoffsystemen zu validieren. Speziell bei GNP-Kompositen wurde durch Modifizierung des Messaufbaus eine Anisotropie der Leitfähigkeit festgestellt, die auf eine Orientierung der Plättchen im Präparationsprozess zurückzuführen ist. Diese wurde mittels Röntgenkleinwinkelstreuung bestätigt.
| Typ des Eintrags: | Dissertation | ||||
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| Erschienen: | 2014 | ||||
| Autor(en): | Hilarius, Konrad | ||||
| Art des Eintrags: | Erstveröffentlichung | ||||
| Titel: | Elektrische und rheologische Eigenschaften von kohlenstoffbasierten Füllstoffnetzwerken in Polymeren | ||||
| Sprache: | Deutsch | ||||
| Referenten: | Alig, Priv.-Doz. Ingo ; Stühn, Prof. Dr. Bernd | ||||
| Publikationsjahr: | 5 November 2014 | ||||
| Ort: | Darmstadt | ||||
| Datum der mündlichen Prüfung: | 5 November 2014 | ||||
| URL / URN: | http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/4292 | ||||
| Kurzbeschreibung (Abstract): | In der Arbeit wurden die elektrischen und rheologischen Eigenschaften von kohlenstoffbasierten Füllstoffen in einer Polymermatrix untersucht. Als Füllstoffe wurden verschiedene Kohlenstoffallotrope verwendet, die sich in ihrer Ausdehnung und Geometrie unterscheiden: kugelförmige Ruße (CB), stäbchenförmige Kohlenstoffnanoröhrchen (CNT) und plättchenförmige Graphennanoplättchen (GNP), sowie deren Kombinationen. Die Morphologie des Füllstoffnetzwerks, das sich in Abhängigkeit der thermischen und rheologischen Vorgeschichte aufbaut, wurde durch Transmissions- und Rasterelektronenmikroskopie analysiert. Die komplexe elektrische Leitfähigkeit im Glaszustand der Komposite wurde mittels elektrischer Leitfähigkeitsspektroskopie untersucht. Es wird gezeigt, dass die Abhängigkeit der Leitfähigkeit von der Füllstoffkonzentration für alle Füllstoffsysteme mit der Perkolationstheorie erklärt und angepasst werden kann. Die unterschiedliche Geometrie der Füllstoffe beeinflusst dabei maßgeblich die kritische Perkolationskonzentration. Der zeitaufgelöste Verlauf der elektrischen Leitfähigkeit und der Viskosität der Füllstoffsysteme wird mit einer rheoelektrischen Messapparatur in der ruhenden Schmelze und während definierter Scherdeformation untersucht. Es wird gezeigt, dass sich die Zeitabhängigkeit der elektrischen und rheologischen Eigenschaften der Füllstoffsysteme mit dem Agglomerationsmodell erklären lassen. Während kontinuierlicher Scherung und in der ruhenden Schmelze stellen sich stationäre Werte der elektrischen Leitfähigkeit und der Viskosität ein. Diese werden verwendet um die verschiedenen Füllstoffsysteme untereinander zu vergleichen und theoretische Vorhersagen zu den Eigenschaften von kombinierten Füllstoffsystemen zu validieren. Speziell bei GNP-Kompositen wurde durch Modifizierung des Messaufbaus eine Anisotropie der Leitfähigkeit festgestellt, die auf eine Orientierung der Plättchen im Präparationsprozess zurückzuführen ist. Diese wurde mittels Röntgenkleinwinkelstreuung bestätigt. |
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| Alternatives oder übersetztes Abstract: |
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| Freie Schlagworte: | Polymere, Nanokomposite, elektrische Leitfähigkeit, Rheologie, Kohlenstoffnanoröhrchen, Graphennanoplättchen, Ruß | ||||
| Schlagworte: |
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| URN: | urn:nbn:de:tuda-tuprints-42923 | ||||
| Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik | ||||
| Fachbereich(e)/-gebiet(e): | 05 Fachbereich Physik 05 Fachbereich Physik > Institut für Festkörperphysik (2021 umbenannt in Institut für Physik Kondensierter Materie (IPKM)) 05 Fachbereich Physik > Institut für Festkörperphysik (2021 umbenannt in Institut für Physik Kondensierter Materie (IPKM)) > Experimentelle Physik kondensierter Materie |
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| Hinterlegungsdatum: | 14 Dez 2014 20:55 | ||||
| Letzte Änderung: | 14 Dez 2014 20:55 | ||||
| PPN: | |||||
| Referenten: | Alig, Priv.-Doz. Ingo ; Stühn, Prof. Dr. Bernd | ||||
| Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: | 5 November 2014 | ||||
| Schlagworte: |
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