The book "Acting Principles of Nano-Scaled Matrix Additives for Composite Structures" summarizes the results of a decade of intensive research in the Research Group FOR2021 funded by DFG. The research group investigated the effect of nano-scaled matrix additives along the four levels of material formation, particle-resin interaction, the effect of nanoparticles on polymer processability, the effect of nanoparticles on polymer curing, and the effect of nanoparticles on fiber reinforced plastic composites. Fiber-reinforced plastics have significantly higher lightweight design potential in components with primarily uniaxial or biaxial stress states compared to isotropic metals. At the same time, their insensitivity to corrosion and advantageous fatigue properties can help reduce maintenance costs. Due to their excellent specific mechanical properties, they are now among the high-performance lightweight materials. These properties make them particularly attractive in the field of mobility. However, as soon as matrix properties dominate mechanical properties, e.g. in fiber-parallel compressive strength, significant weaknesses in mechanical properties become apparent. Here, one approach is to significantly increase the matrix properties by nanoscale ceramic additives while ensuring the processability of the resin.
DEU: Neue Buchveröffentlichung über faserverstärkte Nanokomposite
Das Buch "Acting Principles of Nano-Scaled Matrix Additives for Composite Structures" fasst die Ergebnisse einer Dekade an intensiver Forschung der DFG-Forschungsgruppe FOR2021 zusammen. Die Forschungsgruppe untersuchte die Wirkung von nanoskaligen Matrixadditiven entlang der vier Ebenen der Materialbildung, der Partikel-Harz-Wechselwirkung, des Einflusses von Nanopartikeln auf die Verarbeitbarkeit des Polymers, des Einflusses von Nanopartikeln auf die Polymeraushärtung und des Einflusses von Nanopartikeln auf den Faserkunststoffverbund. Faserverstärkte Kunststoffe haben in Bauteilen mit primär ein- oder zweiachsigem Spannungszustand im Vergleich zu isotropen Metallen ein deutlich höheres Leichtbaupotenzial. Gleichzeitig können sie durch ihre Korrosionsunempfindlichkeit und ihre vorteilhaften Ermüdungseigenschaften zu einer Reduzierung der Instandhaltungskosten beitragen. Aufgrund ihrer hervorragenden spezifischen mechanischen Eigenschaften zählen sie heute zu den leistungsfähigen Leichtbauwerkstoffen. Diese Eigenschaften machen sie besonders im Bereich der Mobilität attraktiv. Sobald jedoch die Matrixeigenschaften die mechanischen Eigenschaften dominieren, z. B. bei der faserparallelen Druckfestigkeit, zeigen sich deutliche Schwächen in den mechanischen Eigenschaften. Hier ist ein Ansatz, die Matrixeigenschaften durch nanoskalige keramische Additive deutlich zu erhöhen und gleichzeitig die Verarbeitbarkeit des Harzes zu gewährleisten.