Projektnummer: 2006WF0112
Projektträger: Freistaat Thüringen, aus EFRE-Mitteln
Laufzeit: 01.04.2006 - 31.12.2007

Durch eine tribomechanische oder auch -chemische Behandlung von mehrwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren (MWNT) mittels spezieller Metalle und Metalllegierungen sollten die Van-der-Waals-Kräfte zwischen den Nanoteilchen reduziert werden, um dadurch die Dispergierbarkeit der Partikeln in der Matrix zu verbessern aber auch die Leitfähigkeit der Polymer-MWNT-Verbunde zu erhöhen.
Die Zunahme der Volumenleitfähigkeit der MWNT-haltigen Polymerkomposite und ggf. auch die Absenkung der Perkolationsgrenze der Nanoteilchen in den Verbunden beruht dabei auf der Anwesenheit einer metallischen Brückenphase, die als Interface fungiert. Dabei sollte die Metallkomponente entweder partiell physikalisch oder auch chemisch mit den Kohlenstoff-Nanoröhren kontaktiert werden.
Bei den Versuchen wurden entweder Kohlenstoff-Nanoröhren mit einer speziellen feinverteilten Metalllegierung mit niedrigem Schmelzpunkt (Zinn-Bismut) in einem tribologischen Prozess in einer Mühle behandelt oder die CNT mit chemisch ausge-fällten Silberpartikeln unter Scherung beauflagt.
Mikroskopische Untersuchungen mittels TEM und hochauflösender SEM an den Polymer-MWNT/Sn-Bi-Hybridverbunden lassen dann auf eine partielle Benetzung der Sn-Bi-Phase mit den Kohlenstoff-Nanoröhren schließen.

  
Bild 1                                                              Bild 2

Bilder 1-2: Mikroskopische Aufnahmen von MWNT-Sn-Bi-(MCP137) in PMMA (Bild 1: TEM ) und in Poly- carbonat (Bild 2: SEM)

Bild 3

Bild 4

Bilder 3-4: Vergleich des spezifischen Durchgangswiderstandes gemessen nach DIN IEC 60093 (Bild 3) und mittels Zweipolmessung (Bild 4) beim Einsatz von MWNT und modifizierten MWNT/ MCP137 (Sn-Bi) in Polycarbonat

Durch die Einarbeitung der tribomechanisch behandelten MWNT/Sn-Bi-Partikel- mischungen in die PC-Matrix wurde die Durchgangswiderstandswerte und die Perko-lationsschwelle, gegenüber den entsprechenden PC-MWMT -Kompositen sowohl bei den gepressten als bei den spritzgegossenen PC-MWNT/MCP137-Einstellungen merklich abgesenkt.
Das erreichte Niveau der elektrischen Leitfähigkeit im Probeninneren der Polymer-MWNT/Sn-Bi-Verbunde von mehr als 0,1 S/cm gestattet deren Applikation in ab-schirmenden Polymermaterialien.