Bereits sehr kleine Schäden können die Matrix von Faserverbundbauteilen schädigen und zu einem Totalversagen führen. Um das Risswachstum zu unterbinden, arbeiten Forscher des deutschen Instituts für Textil- und Faserforschung (DITF) an selbstheilenden, glasfaserverstärkten Faserverbundwerkstoffen.
Die Wissenschaftler um Dr. Frank Gähr tauschten dazu einzelne Lagen des Glasfasergewebes gegen Glashohlfasergewebe aus, deren Hohlräume mit Chemikalien befüllt sind. In Kettrichtung nehmen die Kapillaren der Fasern eine Mischung aus Polyethylenglykol (PEG) und einem speziellen Zinnkatalysator auf. Die Fasern in Schussrichtung sind mit Diisocyanat befüllt.
Bei einer Schädigung brechen diese Hohlfasern. PEG und PEG und Diisocyanat treten aus, durchsetzen das Risssystem bis in die feinsten Verästelungen und reagieren zu einem festen, niedermolekularen Polyurethan.
Die Monomere reagieren autark bereits bei Raumtemperatur miteinander. Die Bauteil-Temperierung im Ofen, wie sie bisher für eine Reparatur nötig war, entfällt.
Selbstheilendes GFK eignet sich überall dort, wo Bauteile stark belastet werden aber dennoch zuverlässig halten sollen: in Windkraftanlagen, in der Luft- und Raumfahrt und im Automobilbau. Im nächsten Schritt wollen die Forscher das labortechnische Verfahren in die Herstellung größerer Werkstücke überführen.
Bild oben: Um selbstheilende Faserverbundwerkstoffe zu erhalten, wurden Glashohlfasergewebe mit flüssigen Chemikalien gefüllt. (Quelle: DITF)
Quelle und weitere Infos: DITF, Springer Professional
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