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Struktur-Ladungsspeicher-Beziehungen von Polymer-Elektrete

Aufgrund der Fähigkeit elektrische Ladungen über lange Zeit zu speichern, sind Polymerelektrete für eine Vielzahl von Anwendungen besonders interessant. Obwohl man erkannt hat, dass die physikalischen Eigenschaften der Polymere einen Einfluss auf ihre Ladungsspeicherfähigkeit haben, fehlt es in der Literatur an systematischen Studien, die die Abhängigkeit der Elektreteigenschaften von der Polymermorphologie beschreiben. In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss der Morphologie der Polymere auf die Ladungsspeicherfähigkeit untersucht. Darüber hinaus wurde an der gezielten Verbesserung der Elektreteigenschaften durch Kontrolle der Polymermorphologie gearbeitet.

Nach Auswertung der Ladungsspeicherfähigkeit verschiedener Hochtemperaturfolien wurde Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylenether) (PPE) als Basispolymer für den Großteil dieser Arbeit ausgewählt. Weiterhin wurde gezeigt, dass die guten Elektreteigenschaften des PPE durch die Zugabe von geeigneten Mengen Polystyrol (PS) weiter verbessert werden können. Zusätzlich wurde ermittelt, dass Faktoren wie die Heterogenität in der Matrix und die Polymerdichte Schlüsselfaktoren sind, die die Elektreteigenschaften bestimmen.

Da das Blenden die Heterogenität der Polymermorphologie erhöht, war es interessant, die Ladungsspeicherfähigkeit von ternären Polymerblends auf Basis von PPE zu untersuchen. Dabei wurde beobachtet, dass die Ladungsspeicherfähigkeit bevorzugt bei fein verteilten und nicht verbundenen Phasen gesteigert wird, aber durch hohe Polarität oder geringes Molekulargewicht der Blendkomponenten verringert wird. Eine thermische Alterung zeigte sich jedoch als die effektivere Methode, die Ladungsspeicherfähigkeit zu steigern im Vergleich zu einer Blendtechnik. Das hängt mit der Tatsache zusammen, dass eine derartige thermische Behandlung das freie Volumen reduziert und die molekulare Packungsdichte erhöht. Dadurch wird die Ladungsträgerbewegung eingeschränkt, was in einem höheren Ladungsspeichervermögen resultiert.

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 Deliani Lovera

Deliani Lovera
Lehrstuhl für Polymere Werkstoffe
Universität Bayreuth

Informationen

Freie Schlagwörter: Elektrete, Morphology, Ladungspeicherung, Polymerblends, Polyphenylenether (PPE)
Institut / Lehrstuhl: Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften der Universität Bayreuth
Sprache: Englisch
Fachgutachter: Prof. Dr.-Ing. Volker Altstädt (Betreuer), Prof. Dr. rer. nat. Hans-Werner Schmidt
Erscheinungsjahr: 2009
Anbieter: Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK) / Kunststoffe.de

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