Methodenkombination der Grenzflächenhaftung

Ziel des Projektes ist die Entwicklung von geeigneten Grenzflächen-Charakterisierungsmethoden und die Optimierung der Grenzflächenfestigkeit zwischen FGL und Polymer mittels Oberflächenmodifikationen.

Aktive hybride Verbundwerkstoffe (HV), die aus einer Kombination von Formgedächtnislegierungen (FGL) und Polymeren bestehen, stellen eine neue smarte Materialklasse dar. Durch die Funktionalisierung auf Materialebene, können z.B. aktive Stellelemente entwickelt werden. Diese eröffnen neue Anwendungsfelder bspw. in der Flugzeug- und Automobilindustrie. Die Biegung des HV wird durch die Kontraktion von elektrisch aktivierten FGL-Drähten ausgelöst, die versetzt zur neutralen Achse des Verbundwerkstoffs angeordnet sind. Die Haftfestigkeit der Grenzfläche bestimmt dabei die maximale Übertragung von mechanischen und thermischen Belastungen. Um diese zu verbessern, wurde die Oberfläche eines-FGLDrahtes durch selektives elektrochemisches Ätzen strukturiert. Dieses Verfahren ätzt gezielt Bereiche aus der Oberfläche, so dass die thermodynamisch stabilste Oberfläche des FGL-Drahtes entsteht. Der Strukturierungsprozess hat dabei keinen Einfluss auf die Eigenschaften des FGL-Drahtes bei einmaliger Belastung. Zur Beschreibung der strukturierten Oberfläche wurde die digitale Bildkorrelation verwendet. Zur Charakterisierung des Grenzflächenverhaltens auf Schub wird der Pull-Out-Test in Kombination mit Spannungsoptik angewendet. Im Ergebnis erzielten die strukturierten FGL-Drähte eine mehr als dreifache Steigerung der Kraft des Erstversagens im Vergleich zu denen im Anlieferungszustand. Es wurde eine Kombination von Versagensarten (adhäsiv und kohäsiv) festgestellt, die durch mechanische Verankerung verursacht wurden.