17.09.2024 von Dr. Chiara Baldini
Erforschung des Potenzials von Basalt/Polypropylen-Verbundwerkstoffen
Die Entwicklung neuer Generationen von Verbundwerkstoffen mit Naturfasern bietet zahlreiche ökologische, wirtschaftliche und soziale Vorteile und macht diese fortschrittlichen Werkstoffe zu einem wichtigen Forschungs- und Innovationsbereich auf der Suche nach nachhaltigen Materialien.
In dem Maß, wie Nachhaltigkeit zu einem entscheidenden Aspekt der Materialwissenschaft wird, wächst der Fokus auf biobasierte Alternativen. Basaltfasern passen perfekt in diesen Kontext, denn sie sind hervorragende Kandidaten, um traditionelle synthetische Fasern wie Glasfasern zu ersetzen. Ihre Kombination mit Polypropylen (PP), dem in der Automobilbranche am häufigsten verwendeten thermoplastischen Polymer, ermöglicht die Herstellung von Verbundwerkstoffen, die sich durch hervorragende mechanische Eigenschaften, Langlebigkeit und Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse auszeichnen und sich somit ideal für Anwendungen in der Automobilindustrie eignen.
Eine kürzlich in der Zeitschrift “Materials Today Sustainability” (Issue 27, September 2024) veröffentlichte Studie der Abteilung für Chemieingenieurwesen und Materialumwelt der Universität La Sapienza in Rom befasst sich mit dem mechanischen Recycling von Basalt/Polypropylen (PP)-Verbundwerkstoffen und untersucht deren thermische und mechanische Eigenschaften in Abhängigkeit von der Anzahl der Aufbereitungszyklen mit Hilfe verschiedener Analysetechniken, darunter die dynamische Differenzkalorimetrie (DSC), Thermogravimetrische Analyse (TGA) und Dynamisch-Mechanische Analyse (DMA).
Die Rolle der thermischen Analysegeräte von NETZSCH
In einer früheren Customer Success Story haben wir die Arbeit der Forschungsgruppe an der Universität Rom in einem Interview mit Prof. Jacopo Tirillò, einem der Co-Autoren, vorgestellt. Bei dieser Gelegenheit stellte Prof. Tirillò bereits einige DSC- und DMA-Ergebnisse zu Verbundwerkstoffen auf Basaltbasis vor.
In dieser neuen Veröffentlichung, die im Rahmen des EU-Projekts „NextGenerationEU des National Sustainable Mobility Center, Spoke 11 - Innovative Materials & Lightweighting“, an dem Prof. Fabrizio Sarasini als Work Package (WP)-Leiter des auf Polymere fokussierten WP5 und Dr. Claudia Sergi als Fixed Term Researcher (RTDA) beteiligt sind, durchgeführt wurde, trugen die angewandten Methoden zu einem besseren Verständnis der thermischen und mechanischen Eigenschaften von Basalt/PP-Verbundwerkstoffen bei, insbesondere in Bezug auf ihr Verhalten nach mehreren Aufbereitungszyklen.
Mehr im Detail:
- Mit Hilfe der DSC wurden die Schmelztemperaturen und SchmelzenthalpienDie Schmelzenthalpie einer Substanz, auch bekannt als latente Wärme, stellt ein Maß der Energiezufuhr dar, typischerweise Wärme, welche notwendig ist, um eine Substanz vom festen in den flüssigen Zustand zu überführen. Der Schmelzpunkt einer Substanz ist die Temperatur, bei der die Substanz von einem festen (kristallinen) in den flüssigen Zustand (isotrope Schmelze) übergeht.Schmelztemperatur und die Kristallinität der PP-Matrix bestimmt, was Aufschluss darüber gab, wie sich jeder Aufbereitungszyklus auf diese thermischen Eigenschaften auswirkt.
- Die TG-Ergebnisse trugen zum Verständnis der thermischen Zersetzungseigenschaften bei und zeigten, wie sich diese mit der Anzahl der Aufbereitungszyklen ändern.
- Die DMA zeigte, wie sich die mechanischen Eigenschaften mit der Verarbeitung ändern und welche Bedeutung sowohl die Faserlänge als auch die Faserorientierung auf die Leistungsfähigkeit dieser Materialien haben.
Sie möchten mehr über die detaillierten Ergebnisse und Auswirkungen dieser Forschungsarbeit erfahren?
Laden Sie den vollständigen Artikel "Basalt-Based Composite Materials: Today’s Sustainability" herunter, der öffentlich zur Verfügung steht. Entdecken Sie, wie diese innovativen Verbundwerkstoffe zu einer nachhaltigeren Zukunft beitragen können!
Danksagung
Wir danken Dr. Claudia Sergi, Prof. Fabrizio Sarasini und Prof. Jacopo Tirillò für die Erlaubnis, diesen Artikel über ihre Arbeit zu veröffentlichen und ihr Vertrauen in unsere thermoanalytischen Lösungen.
Ihr Projekt wurde finanziert von der Europäischen Union – NextGenerationEU (National Sustainable Mobility Center CN00000023, Italienisches Ministerium für Universität und Forschung Decree n. 1033 –June 17, 2022, Spoke 11 – Innovative Materials & Lightweighting.
