Herstellung von hochgefüllten Kupfer-Polymer- Kompositen mittels eines Strahlschicht-Beschichtungsverfahrens und ihre Analyse

Biologische Verbundwerkstoffe weisen sehr hohe Füllgrade an Verstärkermaterial und einen komplexen hierarchischen Aufbau auf. Durch die Kombination der beiden Merkmale werden ihre hervorragenden mechanischen Eigenschaften bestimmt. Seit Jahren wird versucht, die mechanischen Eigenschaften der natürlichen Komposite durch künstlich erzeugte Komposite zu erreichen. Doch die künstlich hergestellten Komposite haben nach wie vor geringere Füllgrade, und die Struktur konnte noch nicht identisch nachgebildet werden, deswegen erreichen die hergestellten Komposite die mechanischen Eigenschaften der biologischen Komposite nicht. Einer der Strukturmerkmale, die biologische Komposite haben, ist das Aspektverhältnis. Komposite mit einem höheren Aspektverhältnis weisen bessere mechanische Eigenschaften auf. Deswegen wird in dieser Arbeit der Einfluss des Aspektverhältnisses auf die mechanischen Eigenschaften von Kompositen untersucht. Als Material wird in dieser Arbeit metallisches Kupfer als Verstärker zu einem Polymer, dem Polyvinylbutyral (PVB), verwendet. Kupfer ist ein relativ weiches Material und kann durch Krafteinwirkung verformt werden. Dadurch kann das Aspektverhältnis der Partikel erhöht werden. Bevor die Kupferpartikel verformt werden, werden sie in einer speziell für das Prozessieren von feinen Partikeln gebauten Strahlschichtanlage mit PVB beschichtet. Kupfer ist ein elektrisch leitendes Material und PVB ist ein Isolator, weshalb zur Analyse der Beschichtungsqualität der spezifische Widerstand der Komposite bestimmt wird. Neben dem elektrischen Widerstand wird für die potenzielle Anwendung der Komposite in der Elektronik auch die relative Permittivität bestimmt.