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Mechanik und Struktur

Die Mikrostruktur von Polymermaterialien hat entscheidenden Einfluss auf deren makroskopische Eigenschaften. Ein verbessertes Verständnis der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen bietet die Möglichkeit einer gezielten Materialgestaltung, wobei in Mehrkomponentensystemen Grenzflächeneigenschaften und die Morphologie ebenfalls eine wichtige Rolle spielen.

Für die meisten Einsatzgebiete von Polymeren sind besonders die mechanischen Eigenschaften, die im Brennpunkt der Arbeiten stehen, entscheidend. Strukturuntersuchungen werden in verschiedenen Größenskalen, beginnend vom Nanometerbereich bis hin zu makroskopischen Abmessungen, durchgeführt. Direkte Korrelationen zwischen Struktur, Konformation, Orientierung, Morphologie, Phasenzusammensetzung, Homogenität, Dispersion usw. sollen aufgezeigt werden.

Bei der Online-Strukturcharakterisierung mittels Röntgenstreuung können temperaturabhängig Strukturänderungen während Deformation und Bruch direkt verfolgt werden. Wegen der erforderlichen Strahlintensität und Zeitauflösung werden die Untersuchungen im Allgemeinen am Synchrotron (DESY, Hamburg) durchgeführt. Aus den Streubildern werden unter Ausnutzung der Fasersymmetrie der Proben Segmentlängenverteilungsfunktionen bestimmt. So konnte die dehnungsinduzierte Kristallisation von Naturkautschuk mit hoher Zeitauflösung (ca. 10 ms) und scannend im Bereich von Rissspitzen mit hoher Ortsauflösung  (ca. 20 Mikrometer) verfolgt werden.

Für die praxisrelevante Materialcharakterisierung ist es erforderlich, Messungen sowohl unter relevanten Belastungsbedingungen durchzuführen, als auch das Materialverhalten z.B. für FE-Modellierung konstitutiv zu beschreiben. Dazu steht in einem gut ausgerüsteten Prüflabor ein breites Spektrum von Prüfvorrichtungen zur Verfügung – quasistatisch als auch dynamisch, bei Raumtemperatur wie auch bei erhöhter/erniedrigter Temperatur, unter uni- als auch biaxialer Belastung.

Insbesondere für die Charakterisierung von Elastomeren ist eine dynamische Prüfung unter uni- und biaxialer Belastung mit optischer Dehnungsaufnahme für das Deformations- und Bruchverhalten wichtig.

 

 

 

 
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