Jörg Bossert: „Normalerweise wirken Kunststoffe eher isolierend als wärmeleitend.“
Jan-Peter Kasper/FSU
Faserverbundwerkstoffe haben sich heute in vielen Bereichen, insbesondere im Leichtbau, durchgesetzt. Für bestimmte Anwendungen wäre es wünschenswert, wenn das Kunststoffmaterial auch Wärme ableiten könnte. Jenaer Forscher fanden eine Lösung.
Materialwissenschaftler der Universität Jena stellten vom 7. bis 9. Oktober auf der Messe „Composites Europe 2014“ wärmeleitfähige Verbundstoffe vor, die im Rahmen des EU-finanzierten Forschungsprojekts „Erhöhung der Ressourcen- und Fertigungseffizienz bei der Herstellung von Faserverbunden (ErFeFa)“ entstanden.
Die neuartigen Kunststoffe zeichnen sich durch eine vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit aus. „Normalerweise wirken Kunststoffe eher isolierend als wärmeleitend“, sagt Jörg Bossert von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Für bestimmte Anwendungen aber seien Faserverbundwerkstoffe wünschenswert, die entstehende Wärme ableiten können, beispielsweise in elektrischen Bauelementen, die sich erwärmen oder in formgebenden Werkzeugen bei der mikrowellen-induzierten Aushärtung von Kunststoffen.
Um nun aus einem isolierenden einen wärmeleitfähigen Kunststoff zu machen, setzen die Forscher, in Kooperation mit dem Unternehmen Klebtechnik Zimmermann iKTZ, dem flüssigen Werkstoff funktionale Füllstoffe – wenige Mikrometer große Partikel – aus Metall, Keramik oder Kohlenstoff zu. Das entstehende Composite vereint die Eigenschaften der Partikel mit denen der Matrix. „Die Wärmeleitfähigkeit steigt mit steigendem Partikel-Anteil an“, so Bossert. Neben Material und Menge nehme auch die Gestalt der zugesetzten Partikel entscheidenden Einfluss auf die Eigenschaften des Verbundwerkstoffes. Eine zweite Strategie der Jenaer Forscher, die Wärmeleitfähigkeit von Faserverbunden zu erhöhen, ist das Aufbringen einer wärmeleitenden Keramikschicht.