UNIVERSITÄTSBIBLIOTHEK
The search result changed since you submitted your search request. Documents might be displayed in a different sort order.
  • search hit 46 of 2354
Back to Result List

Electrically Conductive Epoxy Matrix Composites

  • Materials in general can be divided into insulators, semiconductors and conductors, depending on their degree of electrical conductivity. Polymers are classified as electrically insulating materials, having electrical conductivity values lower than 10-12 S/cm. Due to their favourable characteristics, e.g. their good physical characteristics, their low density, which results in weight reduction, etc., polymers are also considered for applications where a certain degree of conductivity is required. The main aim of this study was to develop electrically conductive composite materials based on epoxy (EP) matrix, and to study their thermal, electrical, and mechanical properties. The target values of electrical conductivity were mainly in the range of electrostatic discharge protection (ESD, 10-9-10-6 S/cm). Carbon fibres (CF) were the first type of conductive filler used. It was established that there is a significant influence of the fibre aspect ratio on the electrical properties of the fabricated composite materials. With longer CF the percolation threshold value could be achieved at lower concentrations. Additional to the homogeneous CF/EP composites, graded samples were also developed. By the use of a centrifugation method, the CF created a graded distribution along one dimension of the samples. The effect of the different processing parameters on the resulting graded structures and consequently on their gradients in the electrical and mechanical properties were systematically studied. An intrinsically conductive polyaniline (PANI) salt was also used for enhancing the electrical properties of the EP. In this case, a much lower percolation threshold was observed compared to that of CF. PANI was found out to have, up to a particular concentration, a minimal influence on the thermal and mechanical properties of the EP system. Furthermore, the two above-mentioned conductive fillers were jointly added to the EP matrix. Improved electrical and mechanical properties were observed by this incorporation. A synergy effect between the two fillers took place regarding the electrical conductivity of the composites. The last part of this work was engaged in the application of existing theoretical models for the prediction of the electrical conductivity of the developed polymer composites. A good correlation between the simulation and the experiments was observed. Allgemein werden Materialien in Bezug auf ihre elektrische Leitfähigkeit in Isolatoren, Halbleiter oder Leiter unterteilt. Polymere gehören mit einer elektrischen Leitfähigkeit niedriger als 10-12 S/cm in die Gruppe der Isolatoren. Aufgrund vorteilhafter Eigenschaften der Polymere, wie z.B. ihren guten physikalischen Eigenschaften, ihrer geringen Dichte, welche zur Gewichtsreduktion beiträgt, usw., werden Polymere auch für Anwendungen in Betracht gezogen, bei denen ein gewisser Grad an Leitfähigkeit gefordert wird. Das Hauptziel dieser Studie war, elektrisch leitende Verbundwerkstoffe auf der Basis von Epoxidharz (EP) zu entwickeln und deren elektrische, mechanische und thermische Eigenschaften zu studieren. Die Zielwerte der elektrischen Leitfähigkeit lagen hauptsächlich im Bereich der Vermeidung elektrostatischer Aufladungen (ESD, 10-9-10-6 S/cm). Bei der Herstellung elektrisch leitender Kunststoffen wurden als erstes Kohlenstofffasern (CF) als leitfähige Füllstoffe benutzt. Bei den durchgeführten Experimenten konnte man beobachten, dass das Faserlängenverhältnis einen bedeutenden Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften der fabrizierten Verbundwerkstoffe hat. Mit längeren CF wurde die Perkolationsschwelle bereits bei einer niedrigeren Konzentration erreicht. Zusätzlich zu den homogenen CF/EP Verbundwerkstoffen, wurden auch Gradientenwerkstoffe entwickelt. Mit Hilfe einer Zentrifugation konnte eine gradierte Verteilung der CF entlang der Probenlängeachse erreicht werden. Die Effekte der unterschiedlichen Zentrifugationsparameter auf die resultierenden Gradientenwerkstoffe und die daraus resultierenden, gradierten elektrischen und mechanischen Eigenschaften wurden systematisch studiert. Ein intrinsisch leitendes Polyanilin-Salz (PANI) wurde auch für das Erhöhen der elektrischen Eigenschaften des EP benutzt. In diesem Fall wurde eine viel niedrigere Perkolationsschwelle verglichen mit der von CF beobachtet. Der Einsatz von PANI hat bis zu einer bestimmten Konzentration nur einen minimalen Einfluß auf die thermischen und mechanischen Eigenschaften des EP Systems. In einem dritte Schritt wurden die zwei oben erwähnten, leitenden Füllstoffe gemeinsam der EP Matrix hinzugefügt. Erhöhte elektrische und mechanische Eigenschaften wurden in diesem Fall beobachtet, wobei sich ein Synergie-Effekt zwischen den zwei Füllstoffen bezogen auf die elektrische Leitfähigkeit der Verbundwerkstoffe ergab. Im letzten Teil dieser Arbeit fand die Anwendung von theoretischen Modelle zur Vorhersage der elektrischen Leitfähigkeit der entwickelten Verbundwerkstoffe statt. Dabei konnte eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen festgestellt werden .

Download full text files

Export metadata

Additional Services

Share in Twitter Search Google Scholar
Metadaten
Author:Panagotia Tsotra
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-55253
ISBN:3-934930-46-8
Serie (Series number):IVW-Schriftenreihe (50)
Publisher:IVW-Verlag
Place of publication:Kaiserslautern
Advisor:Klaus Friedrich
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:English
Publication Date:2019/02/27
Date of first Publication:2004/07/21
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2004/07/21
Date of the Publication (Server):2019/02/27
Tag:Leitfähigkeit
GND-Keyword:Polymere
Number of page:XII, 127
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik
DDC-Cassification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 500 Naturwissenschaften
Collections:Universitätsbibliothek
Licence (German):Zweitveröffentlichung