Funktionale Hybridverbunde

Aktive hybride Verbundwerkstoffe, eine Kombination aus Formgedächtnislegierungen und faserverstärkten Kunststoffen, sind in vielen industriellen und medizinischen Anwendungen von wachsender Bedeutung. Das Anwendungsspektrum reicht von medizinischen Instrumenten über aktiv formverändernde Teile in der Verkehrstechnik bis hin zu platz- oder gewichtseffizienten Aktoren in der Automatisierungstechnik. Die Herausforderung bei der Herstellung aktiver Hybridverbunde besteht darin, die Formgedächtnisdrähte ohne makroskopische Verankerungen in die Polymermatrix einzubinden und gleichzeitig eine ausreichende Haftung auf Materialebene zu gewährleisten. Das Forschungsprojekt Funktionale Hybridverbunde, das gemeinsam mit unserem Projektpartner
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) durchgeführt wird, verfolgt hierbei drei zentrale Ziele. Das erste Hauptziel besteht darin, ein neues Konzept zur Verbesserung der thermo-mechanischen Widerstandsfähigkeit der SMA-Polymer-Grenzfläche in einem aktiven Hybridkomposit zu entwickeln. Dies soll durch eine systematische Modifikation der SMA-Drahtoberfläche mittels selektivem Ätzverfahren zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit erreicht werden. Zudem wird die präzise Anpassung der thermomechanischen Eigenschaften der Polymermatrix durch den Einsatz nanoskalig strukturierter und anisotrop strukturierter funktionaler Aluminiumfolien angestrebt. Ein weiteres Ziel ist die Integration der SMA-Drähte auf Materialebene ohne den Einsatz von makroskopischen Kraftübertragungselementen wie Ankern. Das dritte Hauptziel ist die Untersuchung, wie eine weitere geometrisch anisotrope Strukturierung der Aluminiumfolie genutzt werden kann, um die vertikale thermische Diffusivität zu kontrollieren, ohne die laterale Verformbarkeit des Komposits zu beeinträchtigen. Dadurch soll die thermische von der mechanischen Modifikation entkoppelt werden.