16.07.2008 Pressemitteilung GKSS-Forschungszentrum Geesthacht

Hochleistungswerkstoffe durch Nanotechnologie

GKSS-Forschungszentrum Geesthacht koordiniert europäisches Projekt zur Entwicklung neuer Kunststoffe

Dr. Adriana Boschetti-de-Fierro mit den Carbon-Nanotubes

Zum Kickoff-Meeting des neuen EU-Projektes HARCANA, (High Aspect Ratio for Carbon-based Nanocomposites) erwarten die Geesthachter Polymerforscher des GKSS-Forschungszentrums am 17. und 18. Juli rund 30 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie Industriepartner aus Belgien, Frankreich, Rumänien, Spanien und Deutschland.

Mit neuartigen Nano-Verbundwerkstoffen auf Kunststoffbasis lassen sich zum Beispiel Leichtbauwerkstoffe entwickeln, welche die mechanische Stabilität von Materialien erhöhen sowie elektrische oder magnetische Eigenschaften hinzufügen. Die EU fördert das Projekt mit insgesamt rund fünf Millionen Euro - insgesamt liegt das Investitionsvolumen bei 7,4 Millionen Euro. Mehr als 1,05 Millionen Euro davon gehen direkt an die Helmholtz-Forscher der GKSS.

Der Leiter des Instituts für Polymerforschung, Prof. Dr. Volker Abetz, koordiniert von Geesthacht aus das europäische Projekt: „Ein Ziel unseres ersten Treffens ist es, den aktuellen Stand und die weiteren Schritte in der Materialentwicklung besonders im Hinblick auf deren späteren Anwendungen zu diskutieren."

Weitere Einsatzmöglichkeiten der neuen Verbundwerkstoffe, die sich nicht elektrostatisch aufladen und Strom ableiten, wären zum Beispiel in Benzinleitungen für Fahrzeuge sowie spezielle Verpackungsmaterialien und Membranen.
Ein Konsortium aus elf Partnern hat sich unter dem HARCANA-Dach eingefunden. Darunter sind die renommierte Universität Liège aus Belgien und die französische Ingenieursschule ESPCI (École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris), die größte öffentliche Forschungseinrichtung Spaniens CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas) sowie als Industriepartner die Deutsche Borsig GmbH und die GMT (Gesellschaft für Membrantechnik).

Erforschung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen in Geesthacht

Schwarz wie Kohle - die Carbon-Nanotubes

Das Projekt HARCANA gliedert sich in insgesamt elf Arbeitspakete. Eines davon wird von Dr. Adriana Boschetti-de-Fierro geleitet. Die GKSS-Forscherin beschäftigt sich unter anderem mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen – die Wissenschaftlerin spricht von Carbon Nanotubes. Die Wände dieser Röhrchen sind aus Kohlenstoff-Atomen aufgebaut, die in der Regel nur einige Atomlagen dünn sind.

Carbon Nanotubes sind ein junges Material mit einzigartigen Eigenschaften: Ein wesentlicher Aspekt ist die elektrische Leitfähigkeit des neuen Werkstoffs. Außerdem erhöhen Carbon Nanotubes im Kunststoff dessen Festigkeit, Steifigkeit und Bruchsicherheit: Carbon Nanotubes sind zwanzig Mal fester als Stahl und gleichzeitig so leicht wie Aluminium.

Doch trotz aller Euphorie: „Die Verbundstoffe mit Carbon Nanotubes befinden sich noch in der Entwicklung“, erklärt Adriana Boschetti-de-Fierro. „Wir beschäftigen uns unter anderem mit der Frage, wie wir auf molekularer Ebene eine gleichmäßige Verteilung dieser Nanofasern im Kunststoff erzielen können.“ Denn eine komplizierende Eigenschaft der Nanotubes ist, dass diese die Tendenz haben, aneinander kleben zu bleiben – die Röhrchen klumpen zusammen. Dadurch verliert der neue Werkstoff zurzeit noch schnell seine besonderen Eigenschaften.

Glossar

Nanokomposite: Das Verbinden von Kunststoffen mit Nanopartikeln führt zu „Nanokompositen“. Je nach Art der Füllstoffe, variieren die Eigenschaften der neuen Materialien. In der Automobilindustrie, in der Elektronik- und der Verpackungsindustrie sowie in vielen Haushaltsartikeln werden Kunststoffe mehr und mehr durch Nanopartikel funktionalisiert.

Carbon Nanotubes: Die winzig kleinen Röhrchen sind aus Kohlenstoffatomen aufgebaut. Der Durchmesser der Nanotubes liegt bei zirka zehn bis 100 Nanometern. Sie sind somit einige zehntausend Mal dünner als ein menschliches Haar.

EU-Projekt: Das Forschungsrahmenprogramm ist ein Förderprogramm der Europäischen Kommission. Aktuell läuft das 7. EU-Rahmenprogramm für Forschung, Technologische Entwicklung und Demonstration (FP7). Das Programm fördert primär grenzüberschreitende Forschung und Entwicklung, die die Grundlage für eine innovative europäische Wirtschaft legt und gleichzeitig einen unmittelbaren Nutzen für die Gesellschaft bringt.

Institut für Polymerforschung am GKSS-Forschungszentrum: Das Institut für Polymerforschung gliedert sich in das Zentrum für Membranen und strukturierte Materialien in Geesthacht und das Zentrum für Biomaterialentwicklung in Teltow bei Berlin. Am Standort Geesthacht erforschen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Membranen und Verfahren unter anderem für umwelt- und ressourcenschonende Anwendungen in der chemischen Prozesstechnik und für die Brennstoffzellentechnik. Außerdem entwickeln sie polymere Nanokomposite für Leichtbauanwendungen.