Forschungsbericht 2005



Carbon Nanotube Reinforced Polymers: Processing, Mechanical and Physical Properties

Institut: Kunststoffe und Verbundwerkstoffe
Projektleitung: Prof.Dr.-Ing. Karl Schulte
Stellvertretende Projektleitung: Prof.Dr.-Ing. Karl Schulte
Mitarbeiter/innen: Dipl.-Chem. Florian Gojny
Projektnummer: E.5-09.031
Laufzeit: 01.05.2001 - 28.04.2005
Finanzierung: EU


 
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Die Entwicklung neuartiger Werkstoffe unter Verwendung von nanoskaligen Füllstoffpartikeln hat sich zu einer der Schlüsseltechnologien des einundzwanzigsten Jahrhunderts entwickelt. Als Nanopartikel im allgemeinen bezeichnet man Partikel in der Größenordnung von weniger als einem Mikrometer. Aufgrund dieser geringen Größe und der daraus resultierenden enormen Oberfläche von 1000 m2/g und mehr, verfügen viele dieser Partikel über besondere mechanische und physikalische Eigenschaften. Die Materialwissenschaft versucht diese potentiell einzigartigen Eigenschaften auf konventionelle Werkstoffe übertragen, mit dem Ziel der Entwicklung neuartiger Hochleistungswerkstoffe.

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Publikationen
  • 5-09.128V
    M. Cadek, J.N. Coleman, V. Barron, K. Hedicke, W.J. BlauMechanical properties and morphology of carbon nanotube reinforced semi crystalline and amorphous polymer composites. Applied Physics Letters, Vol.81, 27; pp. 5123-5125 (2002)
  • 5-09.142V
    J. Sandler, M. Shaffer, Y. Lam, A. Windle, P. Werner, V. Altstädt, J. Nastalczyk, G. Broza, K. Schulte, Ch. Keun.Carbon-Nanofibre-filled thermoplastic composites. Eds. ¿Making functional Materials with Nanotubes¿. Mat.Res.Soc.Symp.Proc. Vol. 706, Warrendale, Pennsylvania, USA (2002)
  • 5-09.143V
    M Cadek, J.N. Coleman, V. Barron, K. Hedicke, W.J. BlauMechanical and thermal properties of carbon nanotube reinforced polymer composite.Conference Proceeding of SPIE Optolreland Galway, 4876 (2002)
  • 5-09.163V
    Sandler, G. Broza, M. Nolte, K. Schulte, Y.-M. Lam, M.S.P. Shaffer.Crystallisation of carbon nanotube and nanofibre polypropylene composites.J. of Macromolecular Science Part B-Physics, Vol. B42 (2003) pp. 479-488
  • 5-09.164V
    Z. Roslaniec, G. Broza, K. SchulteNanocomposites based on multiblock polyester elastomers (PEE) and carbon nanotubes (CNT),Composite Interfaces, 10, (2003) pp. 95-102
  • 5-09.165V
    F.H. Gojny, J. Nastalczyk, Z. Roslanic, K. Schulte Surface modified multi-walled carbon nanotubes in CNT/epoxy-composites.Chemical Physics Letters 370, (2003) pp. 822-824
  • 5-09.173V
    K. SchultePolymer composites reinforced with carbon nanotubes.Proceedings of the 24th International SAMPE Europe Conference/JEC Composites Exhibition 2003, Paris Expo, April 1-3, 2003
  • 5-09.182V
    E. Senderek, K. Kwiatkowski, J. Nalstalczyk, G. Broza, K. Schulte, Z. RoslaniecNanostructured polymer system of PEE/CNT. Dispersion process in reactive mixture and microscopy studies.EMRS 2003, Strasbourg, France, June 10-12, 2003
  • 5-09.185V
    I. Kinloch, M.C.M. Nolte, C.H. Buchel, K. Schulte, W. Bauhofer, A.H. WindleRepeatability and growth mechanism of nanotubes produced by the ferrocene-toluene routeMRS Fall 2003
  • 5-09.187V
    M.S.P. Shaffer, J.K.W. Sandler, S. Pegel, A.H. Windle, F. Gojny, K. Schulte, M. Cadek, W.J. Blau, J. Lohmar, M. van EsNanotube- and Nanofibre-reinforced Polyamide-12 fibres.MRS, Boston, USA, 2003
  • 5-09.190V
    K. Schulte, F.H. GojnyKohlenstoff Nanotube/Epoxidharz-Composites ¿ Herstellung von Composites und Evaluierung der Mikromechnik.14. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde DGM Wien 02.-04.07.2003, pp. 522-526
  • 5-09.194V
    C.A. Martin, J.K.W.Sandler, M.S.P. Shaffer, M.-K. Schwarz, W. Bauhofer, K. Schulte, A.H. Windle: Formation of percolating networks in multi-wall carbon-nanotube-epoxy composites. Composites Science and Technology 64 (2004) pp. 2309-2316
  • 5-09.198V
    A. Gagel, A. Willig, B. Fiedler, K. Schulte: In-situ Messung der Permeabilitätsverteilung im Glasfaser-Preform zur Vorhersage des Fließfrontverlaufes beim RTM-Verfahren - Injektionsverläufe mit Druckluft vorhersagen. Erneuerbare Energien, Ausgabe 11 (2004) pp. 35-37
  • 5-09.199V
    F.H. Gojny, M.H.G. Wichmann, U. Köpke, B. Fiedler, K. Schulte: Carbon nanotube-reinforced epoxy-composites ¿ Enhanced stiffness and fracture toughness at low nanotube content. Composites Science and Technology 64 (2004) pp. 2363-2371
  • 5-09.201V
    T. Hobbiebrunken, M. Hojo, B. Fiedler, M. Tanaka, S. Ochiai, K. Schulte: Thermochanical analysis of micromechanical formation of residual stresses and initial matrix failure in CFRP. JSME International Journal, Series A, Vol. 47, No. 3 (2004) pp. 349-356
  • 5-09.202V
    B. Fiedler, F.H. Gojny, M.H.G. Wichmann, W. Bauhofer, K. Schulte: Can carbon nanotubes be used to sense damage in composites?. Special Issue: Smart or adaptive Materials, Carbon nanotubes for sensing damage in composites, Annales de Chimie Science des Matériaux, 29 (6) (2004) pp. 81-94
  • 5-09.207V
    F.H. Gojny, K. Schulte: Kohlenstoff Nanotube/Epoxyharz-composites ¿ Herstellung von composites and Evaluierung der Mikromechanik, DGM-Tagung 14, Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde (2003) 522-526, VCH-Wiley, Weinheim
  • 5-09.208V
    M.S.P. Shaffer, J.K.W. Sandler, S. Pegel, A.H. Windle, F. Gojny, K. Schulte, M. Cadek, W.J. Blau, J. Lohmar, M. van Es: Nanotube- and Nanofibre-reinforced Polyamide-12 fibres. MRS, Mat. Res. Soc. Symp. 791 (Q10.4), Boston, USA, 2004
  • 5-09.209V
    F.H. Gojny, M.H.G. Wichmann, B. Fiedler, K. Schulte: Evaluation of the potential of carbon nanotubes AS reinforcement of an epoxy matrix and its application to Fibre Reinforced Polymers, ECCM 11, Rhodos, Greece, May 31 ¿ June 3, 2004
  • 5-09.212V
    J.K.W. Sandler, A.H. Windle, C.A. Martin, M.K. Schwarz, W. Bauhofer, K. Schulte, M.S.P. Shaffer: Percolation in Multi-Wall Carbon Nanotube-Epoxy composites ¿ Influence of processing parameters, nanotube aspect ratio and electric fields on the bulk conductivity. Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 788, MRS, Boston, USA, 2004, pp. L2.10.1-6
  • 5-09.216V
    M. Shaffer, J. Elliott, S. Rahatekar, A. Windle, J. Sandler, K. Schulte, C.A. Martin, W. Bauhofer: Achieving electrical percolation in polymer-carbon nanotube composites. Nanotube04, Mexico, 2004
  • 5-09.217V
    G. Broza, F.H. Gojny, W. Bauhofer, T.A. Ezquerra, I.A. Kinloch, K. Schulte: Development of electrically conductive carbon nanotube composite with polymer matrix. III Scientific-Technical Conference ¿Advance in Petroleum and Gas Industry and Petrochemistry¿, Lviv Conference, Ukraine, Sept. 2004
  • 5-09.220V
    F.H. Gojny, B. Fiedler, M.H.G. Wichmann, K. Schulte: Carbon Nanotube-reinforced epoxy-composites ¿ Enhanced stiffness and fracture toughness at low nanotube content. E-MRS 2004 Meeting, Strasbourg, France, 2004
  • 5-09.221V
    A. Gagel, B. Fiedler, K. Schulte: On medelling the mechanical degradation of fatigue loaded glass-fibre non-crimped-fabric reinforced epoxy. 9th Euro-Japan Symposium on Composite Materials, Hamburg, Germany, May 25-28, 2004
  • 5-09.226V
    M.S.P. Shaffer, J.K.W. Sandler, S. Pegel, A.H. Windle, F. Gojny, K. Schulte, M. Cadek, W.J. Blau, J. Lohmar, M. van Es: Nanotube- and nanofibre-reinforced polyamide-12 fibres. MRS-Proceeding, Mat.Res. Soc. Symp. 791 (Q10.4) Boston, USA, 2004
  • 5-09.229V
    Nadia M. Jose and L. A. S. de A. Prado: Organic-Inorganic HybridMaterials: Synthesis and Selected Applications. Quimica Nova 28 (2005) 281
  • 5-09.230V
    F.H. Gojny, M.H.G. Wichmann, B. Fiedler, K. SchulteInfluence of different carbon nanotubes on the mechanical properties of epoxy matrix composites ¿ A comparative study.Composites Science and Technology 65 (2005) pp. 2300-2313
  • 5-09.234V
    K. Schulte, F.H. Gojny, B. Fiedler, J.K.W. Sandler, W. BauhoferCarbon nanotube-reinforced polymers: a state of the art review.In Polymer Composites ¿ From Nano to Macro Scale, Editors: K. Friedrich, S. Fakirov, Z. Zhang, Springer-Verlag ISBN: 0-387-24176-0 (2005) pp. 3-23
  • 5-09.235V
    J.D. Fidelus, E. Wiesel, F.H. Gojny, K. Schulte, H.D. WagnerThermo-mechanical properties of randomly oriented carbon/epoxy nanocompositesComposites A ¿ Applied Science and Manufacturing 36 (2005) pp. 1555-1561
  • 5-09.241V
    C.A. Martin, J.K.W. Sandler, A.H. Windle, M.S.P. Shaffer, K. Schulte, M.-K. Schwarz, W. BauhoferElectric field-induced aligned multi-wall carbon nanotube networks in epoxy composites. Polymer 46 (2005) pp. 877-886
  • 5-09.244V
    K. Wiemann, W. Kaminsky, F.H. Gojny,K. SchulteSynthesis and properties of syn-diotactic poly(propylene)/carbon nanofiber and nanotube composites prepared by in situ polymerization with metallocene/MAO catalysts. J. of Macromolecular Chemistry and Physics 206 (2005) , pp. 1472-1478
  • 5-09.245V
    K. Schulte, M.C.M. NolteCarbon nanotube and carbon nanofiber-reinforced polymer compositesMechanical Properties of Polymers Based on Nanostructure and Morphology, In: Mechanical Properties of Polymers Based on Nanostructure and Morphology,Editors: G.H. Michler, F.J. Baltá-Calleja , CRC Taylor & Franceis, Boca Raton, (2005) pp. 603-628
  • 5-09.246V
    G. Broza, M. Kwiatkowska, Z. Roslaniec, K. SchulteProcessing and assessment of poly(butylenes terephthalate) nanocomposites reinforced with oxidizes single wall carbon nanotubes. Polymer 46 (2005) pp. 5860-5867
  • 5-09.248V
    K. Schulte. B. FiedlerStructure and Properties of Composite Materials, 2nd. Edition, TuTech Innovation, ISBN 3-930400-53-7, Hamburg 2005
  • 5-09.251V
    F.H. Gojny, M.H.G. Wichmann, B. Fiedler, K. SchulteCritical consideration of the potential of carbon nanotubes as structural modifiers for epoxy matrix composites. Nanocomposites 2005, 28.-30.09.2005, Montreal, Canada
  • 5-09.254V
    F.H. Gojny, M.H.G. Wichmann, B. Fiedler, K. SchulteNanoverstärkte Polymercomposites ¿ Entwicklung multi-funktioneller Werkstoffe auf Basis von Carbon Nanotubes (-fibres). Anwender Seminar TA-Instruments 2005 (27.-28.01.2005 in Würzburg): Highlights der thermischen Analyse, Hrsg. Wolfgang Kunze (2005)