CD-Labor for Alterung von Polymerlaminaten bei mechanischer Beanspruchung und Umgebungseinwirkung

Hybridlaminate mit schichtweiser Abfolge unterschiedlicher Materialien kommen beispielsweise in Photovoltaikmodulen oder Windkraftgeneratoren zum Einsatz. Bei ungünstigen Belastungsfällen kann es zum Langzeitversagen durch Enthaftung kommen. Dieses CD-Labor erforscht Charakterisierungs- und Prüfmethoden, um Enthaftungsmechanismen zwischen den Materialien unter komplexen Belastungsbedingungen zu verstehen.

Polymer-Hybridlaminate sind Materialien, in denen verschiedenste Werkstoffe schichtweise mit Kunststoffen verbunden sind um ein maßgeschneidertes Eigenschaftsprofil zu erzielen. Unter simultaner und überlagerter mechanischer Beanspruchung und Umgebungseinwirkung (z.B. Temperatur, feuchte Gase, UV-Bestrahlung, Medien) können sich diese Schichten voneinander lösen. Dies wird als Enthaftung bzw. Delamination bezeichnet. Um diese Prozesse grundlegend zu verstehen, werden sogenannte Modell-Laminate hergestellt und mit neuartigen bruchmechanischen Methoden untersucht. Dabei werden die Struktur der Polymerwerkstoffe (Harz, Vernetzer, Katalysator und Additivierung) und die Prozessbedingungen bei der Laminatherstellung systematisch variiert, um auf Basis der Ergebnisse das Zusammenwirken zwischen Materialstruktur, Herstellungsprozess, den gewonnenen Eigenschaften der Modell-Laminate und deren Performance abzuleiten. Mit Hilfe hochauflösender, oberflächensensitiver Analysemethoden werden chemische und physikalische Alterungs- und Versagensmechanismen auf molekularer und supra-molekularer Ebene aufgeklärt und unterschieden.

Sind diese Modell-Laminate vollständig verstanden, kann das Wissen auf komplexere, industriell relevante Hybridlaminate übertragen und diese mit den zu implementierenden Methoden untersucht werden. Der in diesem CD-Labor entwickelte Methodenmix und die etablierten Struktur/Eigenschafts-Korrelationen stellen eine wissenschaftliche Grundlage für das künftige Design von Grenzflächen, die hocheffiziente Austestung von Hybridlaminaten für anspruchsvolle Anwendungen mit überlagerten Belastungsbedingungen und die Ableitung von verbesserten, wissenschaftsbasierten Lebensdauervorhersagemodellen dar.