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04.07.2011

Feinverteilung von Nanopartikeln in der Kunststoffmatrix

Nanopartikel sind winzige Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 100 Nanometern, die unter anderem als Füllstoffe in Kunststoffe eingebracht werden. Allerdings neigen sie aufgrund von Grenzflächeneffekten dazu, sich an wenigen Stellen der Matrix zusammenzulagern anstatt sich als vereinzelte Teilchen in allen Abschnitten der Matrix zu verteilen.

Je höher das Molekulargewicht des Polystyrols (links 3300 g/mol, rechts 7600 g/mol) ist, das für die Beschichtung verwendet wird, desto weiter sind die einzelnen Nanopartikel im Kunststoff voneinander entfernt. (© Universität Bayreuth/Prof. Dr. Stephan Förster)

Je höher das Molekulargewicht des Polystyrols (links 3300 g/mol, rechts 7600 g/mol) ist, das für die Beschichtung verwendet wird, desto weiter sind die einzelnen Nanopartikel im Kunststoff voneinander entfernt. (© Universität Bayreuth/Prof. Dr. Stephan Förster)

Die gleichmäßige Vermischung von Matrix und Füllstoff ist jedoch für industrielle Anwendungen sehr wichtig, da auf diese Weise die Eigenschaften des Komposits zuverlässig modifiziert werden können. Ein Forschungsteam der Universität Bayreuth hat jetzt ein Verfahren entwickelt, das die Mischbarkeit von Nanokompositen verbessert.

Ausgangspunkt des Verfahrens sind Polymerketten, die sich an die Nanopartikel anhängen. Dabei richtet sich das angeheftete Polymer nahezu senkrecht auf der Oberfläche des Partikels aus. Die wie Borsten nach außen abstehenden Polymerketten verhindern, dass sich die Nanopartikel zu nahe kommen, wenn sie in die Kunststoffmatrix eingebracht werden. Wie weit die einzelnen Nanopartikel im Kunststoff voneinander entfernt sind, hängt von der Länge der für die Beschichtung verwendeten Polymerketten ab. Mit dem Verfahren lässt sich der Abstand der Partikel daher sehr genau regulieren, teilen die Forscher mit.

Ein zukünftiger Anwendungsbereich für das neue Verfahren könnte die Herstellung hochleistungsfähiger Solarzellen durch Einarbeitung von Halbleiter-Nanopartikel in eine Kunststoffmatrix sein. Darüber hinaus wird auch an der Entwicklung von Datenspeichern aus Kunststoff mit eisenhaltigen Nanopartikeln gearbeitet.

Dr.-Ing. Harald Sambale
sambale <AT> hanser.de

Universität Bayreuth
Lehrstuhl Physikalische Chemie I
Universitätsstraße 30
DE 95440 Bayreuth
Tel: +49 921 552760


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