Dispersionsoptimierung von Kohlenstoffnanoröhren für die Herstellung von Polymer-Komposit-Drucksensoren

Viac o knihe

Kohlenstoffnanoröhren (CNT)-Polymer-Komposite bieten großes Potenzial für sensorische Anwendungen, wobei die elektrischen Eigenschaften und deren Veränderungen unter mechanischer Belastung entscheidend sind. Das Aspektverhältnis der CNT-Agglomerate und der CNTs selbst, bestimmt durch den Desagglomerationsprozess, hat maßgeblichen Einfluss auf die Dispergierung, die wiederum die elektrische Leitfähigkeit und Reproduzierbarkeit des Komposits beeinflusst. Diese Zusammenhänge wurden durch (teil-)analytische Modelle untersucht. Die Dispersionsqualität wird von vielen Faktoren beeinflusst, wobei die Prozessparameter beim Ultraschalldispergieren oft nach der Trial-and-Error-Methode bestimmt werden. In dieser Arbeit wurde erstmals eine Dispergiergleichung für zylindrische Partikel entwickelt und auf die Dispergierung von CNTs in Lösungsmitteln angewendet. Die Gültigkeit der Gleichung wurde durch Variationen der Ultraschallparameter Zeit und Energie sowie deren Einfluss auf den Dispergiergrad verifiziert, wobei die Extinktion mittels UV-VIS-Spektroskopie als indirekte Messgröße diente. Nach Vorversuchen zur Materialauswahl wurden alle relevanten Einflussparameter berechnet oder experimentell bestimmt. Die experimentelle Verifikation an CNT-N-Methyl-2-pyrrolidon-Dispersionen zeigte, dass die optimalen Ultraschallparameter bestimmt werden können, was die bisherige Praxis ablöst. Dies legt die Grundlage für elektrisch reproduzierbare CNT-