Optische bzw. Adhäsions-Effekte bei nanomodifizierten Kohlenstofffaser-Kunststoffverbunden  

Ein Vergleich zwischen elektrophoretischer Abscheidung und Gasphasenabscheidung

Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffverbundwerkstoffe sind aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften und ihrer Langzeitbeständigkeit in einer breiten Palette von Industriezweigen weit verbreitet, einschließlich Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Medizintechnik, Sport und Bauwesen.

Ebenso wurde nachgewiesen, dass die Einbindung unterschiedlicher Nanopartikeln oder dünnen Schichten auf die Oberfläche der Kohlenstofffasern die mechanischen Eigenschaften und die Langlebigkeit dieser Verbundwerkstoffe erheblich steigert. Dieser Effekt resultiert vornehmlich aus der Verstärkung der Bindung an der Grenzfläche zwischen den Fasern und der Kunststoffmatrix, was zu einer gesteigerten Scherfestigkeit an den Grenzflächen führt. Andererseits sind spezifische nano- und mikroskalige Morphologien in Werkstoffen auch als entscheidende Faktoren bekannt, die einen erheblichen Einfluss auf die optischen und UV-Reflektivitätseigenschaften ausüben können.

In dieser Studie werden zwei unterschiedliche Ansätze zur Modifikation der Grenzschicht zwischen Kohlenstofffaser und Matrix untersucht. Hierbei erfolgt einerseits die Ablagerung von Nanopartikeln auf die Kohlenstofffaser mittels elektrophoretischer Abscheidung. Andererseits werden dünne Filme auf der Faseroberfläche unter Verwendung von physikalischer Gasphasenabscheidung gebildet. Die Qualität der einzelnen Beschichtungen wird mit Hilfe von rasterkraftmikroskopischen Untersuchungen bewertet, sowie die Auswirkungen der jeweiligen Beschichtungsmethode auf die Faseroberfläche überprüft. Abschließend wird der Einfluss der modifizierten Grenzflächenschichten auf die Reflexionseigenschaften von laminierten Kunststoffverbunden ermittelt und präsentiert.