Verstärkungsmechanismen auf Makro-, Mikro- und Nano-Längenskalen in heterogenen Polymerwerkstoffen

Abstract

In der vorliegenden Habilitationsschrift wurden unterschiedliche Polymerwerkstoffsysteme ausführlich untersucht, wobei - der historischen Entwicklung folgend - zuerst zähmodifizierte mikrostrukturierte Polymerwerkstoffe, gefolgt von Nanokompositen und letztlich Aspekten der Nanostrukturierung polymerer Systeme behandelt werden. Die Modifizierung der untersuchten Materialien erfolgte mit verschiedenartigen organischen und anorganischen Mikro- und Nano-Modifikatorteilchen, die sowohl unterschiedliche Längenskalen von Nano- bis Mikrometern als auch einen unterschiedlichen Habitus aufweisen: 0-dimensionale Füllstoffteilchen (POSS-Moleküle), 1-dimensionale Füllstoffteilchen (Multiwall Carbon Nanotubes), 2-dimensionale Füllstoffteilchen (Schichtsilikate) und 3-dimensionale Füllstoffteilchen (Silika-Nanopartikel). Hauptziel dieser Arbeit war die quantitative Erfassung der bei mikro- und nanostrukturierten Polymerwerkstoffen, bei Polymerkompositen und bei Polymernanokomposit-Nanofasern auftretenden Grundmechanismen der Eigenschafts-modifizierung, um gezielt neue Materialien mit "maßgeschneiderten" Eigenschaften zu kreieren bzw. bestehende Polymerkombinationen in ihrem Verformungsverhalten zu optimieren.

In the present Habiltation's work different polymeric materials systems were extensively investigated; based on the historical development, dealt with at first the toughness-modified microstructured polymeric materials, then polymer nanocomposites, and as the last nanostructuring of polymers. The materials investigated were modified with a variety of organic inorganic micro- and nanomodifier particles, which possess different length scales on micro- to nanometers with respect to different habits; 1-dimensional modifier particles (POSS molecules), 1-diemnsional modifier particles (multiwall carbon nanotubes), 2-dimensional modifier particles (layered silicates) and 3-dimensional modifier particles (silca nanoparticles). The main aim of this work was gathering the quantitative knowledge of fundamental mechanisms for the modification of property in micro- and nanostructured polymeric materials, polymer nanocomposites and polymer nanocomposite nanofibers, in order to create new materials with tailor-made properties, even to optimize deformation behaviour of the existing polymer combinations.