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BIONIK-INNOVATIONS-CENTRUM B-I-C – Abgeschlossene Forschungsprojekte

Bioinspired Interphases

Bioinspired Interphases: Ermittlung von Faser-Matrix-Interaktionen an pflanzlichen Strukturen und deren Übertragung auf technische Verbundwerkstoffe

Die Interaktionen zwischen Fasern und Matrix haben einen wesentlichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften und die Qualität von Faserverbundwerkstoffen und -strukturen. Durch die Optimierung der Faser-Matrix-Interaktionen können die Eigenschaften und Einsatzgebiete für technische Verbundwerkstoffe verbessert und erweitert werden. Auch pflanzliche Strukturen wie Rhabarber zeigen interessante Phänomene bei mechanischer Belastung an der Grenzschicht zwischen Leitbündeln und Parenchymgewebe und können dazu beitragen neue Ideen für technische Verbundwerkstoffe zu entwickeln. Dazu ist es erforderlich die Interaktionen zwischen Faser und Matrix, speziell von den natürlichen Verbundstrukturen besser verstehen zu lernen, um eine Übertragung auf einen technischen Verbundwerkstoff zu ermöglichen.

 

Bild 1: Rhabarber.

 

Bild 2: Faser-Verbund-Bionik: Modell eines Faser-Verbundwerkstoffes nach dem biologischem Vorbild Rhabarber (Müssig et al., 2009).

Nach dem Stand der Technik existiert noch keine Methode, mit der die Faser-Matrix-Anbindung in natürlichen Verbundstrukturen gemessen werden kann. Daher ist es das Ziel Methoden zu entwickeln, mit denen die Interaktionen bzw. die Stärke der Anbindung von der Faser an die Matrix nachgewiesen werden können. Eine Methode soll sich dabei mit der Ablösekraft von Faser und Parenchym in einem statischen Versuch befassen, die zweite soll zudem den Zeitfaktor mit berücksichtigen, um somit die Ablösekraft als Funktion der Zeit verfolgen zu können.

Projektziele

Im Einzelnen lassen sich folgende Arbeitsziele nennen:

  • Entwicklung von Methoden zur Messung der Anbindung von Verstärkungselementen an die parenchymatische Matrix in pflanzlichen Strukturen am Beispiel der Rhabarberpetiolen.

  • Aufklärung des Phänomens der Anbindungskräfte von Verstärkungselementen in pflanzlichen Verbundstrukturen.

  • Konzepterarbeitung zur Übertragung natürlicher Faser-Matrix-Interaktionen zur Verbesserung der Eigenschaften von technischen Faserverbundwerkstoffen.

Projektleitung und Projektmitarbeiter
Prof. Dr. Jörg Müssig (Leitung), Nina Graupner

Veröffentlichungen

  • Müssig, J. / Graupner, N. / Huber, T. 2009: Impactoptimierung von Faserverbundwerkstoffen anhand natürlicher Vorbilder. In: "Patente aus der Natur" (eds. Kesel A.B. & Zehren D.), Bionik-Innovations-Centrum Bremen, p. 67-81.

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