Neue faserverstärkte Hochleistungsnanocomposite: Herstellung, Struktur und Eigenschaften

Mit der im DLR entwickelten Single-Line-Injection-Technik (SLI) wurde die werkstoffliche Optimierung von Faserverbunden durch die Verwendung von Nanocompositen überprüft. Anhand eines ausgewählten Nanopartikelsystems konnte gezeigt werden, dass die mechanischen und thermischen Leistungsparameter eines erprobten Hochleistungsepoxidharzes gezielt verbessert werden können. Näher betrachtet wurde ein mit nanoskaligem Si-liziumdioxid gefülltes Epoxidharz, welches gleichzeitig mit hoher Steifigkeit, Festigkeit und Zähigkeit (K1C, G1C) im Vergleich zum Reinharz ausgestattet werden konnte (Steifigkeit/Zähigkeits-Paradoxon gelöst). Des Weiteren ließen sich der Harzschwund und die Wärmeausdehnung (CTE) wesentlich reduzieren und die Wärmeleitfähigkeit erhöhen. Die Injektionsfähigkeit der Nanocomposite blieb erhalten und auch die Dichte der so modifizierten Harze wurde nur unwesentlich erhöht (Leichtbauprinzip erfüllt). Die Ergebnisse ließen sich sehr gut auf Faserverbunde (GFK) übertragen, die mittels SLI-Technologie gefertigt wurden. Insbesondere die signifikante Zunahme des Zugmoduls und dessen große Linearität im Spannungs-Dehnungs-Diagramm führten zur Reduktion von Zwischenfaserbrüchen und zur Verbesserung der allgemeinen Werkstoffperformance (größere Schadenstoleranz) im Vergleich zum ungefüllten Faserverbund. Die verbesserten Werkstoffeigenschaften der faserverstärkten Nanocomposite sowie die kosteneffiziente Verbundfertigung mittels LRI-Technologie machen diese neue Werkstoffklasse für den Luft- und Raumfahrtbereich interessant

New High-Performance Fibre Reinforced Nanocomposites

The Single Line Injection (SLI) technique developed by the DLR Institute for Structural Mechanics uses nanoparticles (barium sulphate or silicon dioxide) to optimise the properties of composites. Even at low particle content, the technique gives properties that are comparable to those of composites produced using prepreg technology

Faserverstärkte Nanocomposites: Herstellung, Struktur und Eigenschaften

Am DLR Institut für Strukturmechanik wurde ein neuer innovativer Weg gewählt, die bisherigen werkstofflichen und verfahrenstechnischen Defizite der bereits gut etablierten Injektionstechnologie gegenüber der Prepreg-Technik zu kompensieren. Mit der im Institut entwickelten Single-Line-Injection-Technik (SLI) wird die Optimierung der Verbundqualitäten durch die Verwendung von Nanocomposites vorgestellt. Es wird anhand eines ausgewählten Nanopartikelsystems gezeigt, dass die mechanischen und thermischen Leistungsparameter eines erprobten Hochleistungsepoxidharzes gezielt verbessert werden können und dieses bereits bei verhältnismäßig geringen Füllstoffgehalten. Näher betrachtet wird ein mit nanoskaligem Siliziumdioxid gefülltes Epoxidharz, welches mit hohen Steifigkeiten und Festigkeiten im Vergleich zum Reinharz ausgestattet werden kann. Voraus-setzung ist eine effiziente Dispergiertechnologie, da nur eine sehr homogene Partikelverteilung im Harz zu besten Kennwerten führt. Für den untersuchten Füllstoffbereich (≤ 25 Gew.% SiO2) ändert sich die Anfangsviskosität, die Topfzeit und die Dichte des nanomodifizierten Epoxidharzes (Nanocomposite) im Vergleich zum Referenzharz nur gering bzw. ist verfahrenstechnisch tolerabel. Folglich bleibt die Injektionsfähigkeit erhalten und ebenso wird die Leichtbauweise unterstützt. Des weiteren werden erste Ergebnisse von fa-serverstärkten Verbunden (GFK) vorgestellt, die mit nanoskaligem Si02-Partikeln gefüllt sind und mittels SLI-Technologie gefertigt wurden. Insbesondere die signifikante Zunahme des Zugmoduls und dessen große Linearität im Spannungs-Dehnungs-Diagramm führt zur Reduktion von Zwischenfaserbrüchen und zur Verbesserung der allgemeinen Werkstoff-Performance im Vergleich zum ungefüllten Faserverbund. Der größere schädigungsfreie Bereich – gemessen unter statischen Bedingungen – dürfte auch zu einem verbesserten Verbundverhalten unter dynamischen Wechsellasten führen (höhere Dauerbetriebsfestigkeit). Somit eröffnen die neuartigen Faserverbunde die Erschließung neuer Anwendungsfelder und erhöhen das Einsatzpotential der SLI-Technologie

New High-Performance Fibre Reinforced Materials With Nanocomposites

Injection techniques are well established for production of high-performance fibre composites due to their cost advantages in comparison to the Prepreg method. However, the properties of high performance composites produced using the injection technique have not yet reached the level of the Pre-preg composites. Among other factors this is due to matrix shrinkage, which leads to intrinsic tension within the part and thereby reduces the material performance. At the DLR Institute for Structural Mechanics, a new innovative method was selected for compensating the previous material disadvantages of the injection technique. With the single line injection method (SLI), developed at this institute, the composite qualities are optimised by using nanocomposites. It has been shown on the basis of selected nanoparticle systems, that the thermal and mechanical performance parameters of tested epoxy resins can be improved specifically even at very low particle content. Considered in detail, a high-performance epoxy resin is modified with nanoscaled barium sulphate. This is distinguished by a significantly higher impact strength and strain at break in comparison to unmodified resin without reducing any other composite parameters. Transfer of the high ductility of the polymeric matrix to fibre reinforced compos-ites might compensate the material disadvantages from matrix shrinkage, normally resulting for fibre composites produced using the injection technique. Accordingly, the material disadvantages of the injec-tion technique compared to the Prepreg technique can be compensated and the problems of the injection technique appear to be solved. Moreover, initial results with fibre-reinforced composites (GFRP) are in-troduced, which are filled with nanoscaled silicon dioxide particles and produced using the SLI technique. Particularly the significant increase of the Young’s modulus and its high linearity in the stress-strain diagram leads to reduction of the inter-fibre fractures and improvement of the material perform-ance in comparison to unfilled fibre composite. The larger damage-free range for the new type of fibre composites opens new fields of application and increases the application potential for SLI technique

Fibre-Reinforced Nanocomposites for Spacecraft Structures – Manufacturing, Characterisation and Application

The DLR Institute of Composite Structures and Adaptive Systems has found a new and innovative way to compensate the deficits of the well-established injection technique compared to the prepreg technique with regard to material and procedure. The improvement of the composite quality by using nanocomposites was tested with the Single Line Injection technique (SLI), which was developed at the institute. Using a selected nanoparticle system, it was possible to show that the mechanical and thermophysical parameters of a established and aviation-approved, high-performance epoxy resin could be improved. A closer look was taken at an epoxy resin filled with nanosized silicon dioxide that could be provided with high stiffness and strength compared to pure resin. In addition, the resin shrinkage could be considerably reduced and thermal conductivity increased. The nanocomposite remained injectable so that there were no disadvantages in the composite manufacturing procedure with the preferred injection method. Compared to the unfilled reference resin, the density of the nanocomposites was maintained at an almost constant level (the lightweight construction aspect remained valid). These results could be transferred to fibre composite structures (GF/SiO2/epoxy matrix) that were made with the SLI technique. Particularly the significant increase of the Young’s modulus and its high linearity in the stress-strain diagram led to reduction of the inter-fibre fractures and improvement of the overall material performance in comparison to unfilled fibre composite (greater damage tolerance). The improved material properties of the fibre-reinforced nanocomposites (higher load-carrying capacity of the laminate, decrease in safety factors, reduction of the structural weight) as well as the cost-efficient manufacture of composites using the LRI technique make this new class of materials particularly interesting for use in space travel described by some examples in this paper

Advanced-fibre-reinforced nanocomposites

Using nanocomposites in conjunction with the Single Line Injection technique to test the improvement of composite quality, the DLR Institute has found an innovative way to compensate for the disadvantages of injection techniques compared to prepreg technique

Antisemitismus in der fruehen Sowjetunion

Seit dem gesteigerten westlichen Interesse an der zerfallenen Sowjetunion wird sowjetischer Antisemitismus zunehmend und undifferenziert thematisiert. Demgegenueber wird die Entwicklung des Antisemitismus im nachrevolutionaeren Russland in einem Spannungsbogen von Bruch und Kontinuitaet herausgearbeitet. Die historischen, sozialen und ideologischen Voraussetzungen des modernen Antisemitismus seit dem zaristischen Russland ueber den Wandel der russischen Sozialstruktur im spaeten 19. Jahrhundert bis zum bolschewistischen Umgang mit dem Antisemitismus werden nachgezogen. Aus gesellschaftsgeschichtlicher Sicht wird der Antisemitismus vor dem Hintergrund des Ersten Weltkriegs, der Revolutionen von 1917 und des Buergerkriegs betrachtet. Der Antisemitismus im fruehen Bolschewismus und die Nationalitaetenpolitik der Bolschewiki werden beschrieben. Aus der Sicht des fruehen Stalinismus wird Antisemitismus im Wandel der Industriegesellschaft betrachtet. So wird deutlich, warum der Antisemitismus im Europa der 30er Jahre auf die totalitaere Sowjetgesellschaft uebergreifen konnte. (prf)Available from UuStB Koeln(38)-990106290 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEDEGerman