Ultrafeine Partikel haben in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Diese sogenannten Nanopartikel sind vielfaeltig anwendbar, wie z.B. als Ausgangsmaterialien fuer hochfeste Werkstoffe, in Gassensoren, als Katalysatoren, in Arzneimitteln und in Testaerosolen fuer die Heissgasentstaubung. Es wurde eine Anlage zur Nanopartikelerzeugung durch Laserverdampfung entwickelt. Zur Herstellung wird Aluminiumoxidkeramik, Graphit, Kupfer oder Aluminium mit einem C02-Laser verdampft. Aus der Kondensation entstehen kugelfoermige Primaerpartikel in einem Groessenbereich zwischen 10 und 500 Nanometern. Nach der Erstarrung koennen die Partikel durch Agglomeration unregelmassig geformte Ketten oder Flocken bilden. Deshalb wird das Aerosol so weit verduennt, dass Kollisionen der Partikel unwahrscheinlich werden und damit die Agglomerationswahrscheinlichkeit stark reduziert wird. Das zu verdampfende Material, in Form eines runden Targets, ist unter einen Drehteller montiert, der in Rotation versetzt und gleichzeitig horizontal verschoben wird. Der Laserstrahl wird von unten auf das Target fokussiert und hinterlasst durch die Targetbewegung eine spiralfoermige Bahn auf der Materialoberflaeche. Das Material verdampft lokal im Laserfokus. Der Dampf wird durch radial zustroemendes Argon in einen Sinterkegel unterhalb des Targets transportiert, wo in der heissen Zone die Kondensation und Koagulation stattfindet. In diesem Bereich bleiben die Partikel durch Absorption der Laserstrahlung fluessig, unterhalb der heissen Zone erstarren sie. Durch die Volumenaufweitung des Kegels nach unten und das seitliche Zustroemen von Argon nimmt die Partikelkonzentration von oben nach unten stark ab. Die Partikel werden auf einer Filtermembran abgeschieden und mit einem Rasterelektronenmikroskop auf Groesse, Form und Agglomerationsgrad untersucht. Neben dem Ziel der Nanopartikelerzeugung werden die zugrundeliegenden Prozesse Verdampfung, Kondensation und Koagulation sowohl experimentell als auch theoretisch detailliert untersucht.
Das Gesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines zu mehr als 60 m% biobasierten, schaltbaren PU-Flächenklebstoffes zur Herstellung von wiederverformbaren Holz- und hybriden Holz-Metall-Lagenverbunden für Anwendungen im Mobilitätssektor. Die Schaltung erfolgt mittels Temperatur über einen reversiblen Vernetzungsmechanismus auf Basis einer thermoreversiblen Diels-Alder-Reaktion zwischen Furan- und Maleimideinheiten. Die finalen Eigenschaften der Klebstoffe wie Viskosität, Flexibilität und Verzweigungsgrad werden durch das Mischungsverhältnis der eingesetzten Komponenten eingestellt. Durch Integration von Furan- und Maleimid-Funktionen in die Matrix lassen sich reversibel vernetzbare Klebstoffe herstellen, deren Klebwirkung sich temperaturgetriggert 'AN' -die Polymere liegen vernetzt vor- und 'AUS' -die Polymere liegen nicht vernetzt vor- schalten lässt. Die zur Schaltung benötigten Furangruppen werden durch Umsetzung der NCO-PU mit biobasiertem Furfurylamin im Harz integriert. Es werden furfurylierte Polyurethane (fu-PU) erhalten, die einen Bioanteil von bis zu 80 m% aufweisen. Den fu-PUs werden Bismaleimide als Vernetzungskomponente zugemischt. Nach Einstellung des Verhältnisses von Furan- und Maleimid-Gruppen beträgt der Gesamtanteil nachwachsender Rohstoffe im Klebstoff größer als 60 m%. Die Klebstoffe werden zur Herstellung verschiedener Lagenverbünde aus Holz, Aluminium und Stahl eingesetzt. Dem Gesamtziel ordnen sich folgende Teilziele unter: - Herstellung eines reversibel vernetzbaren Klebstoffharz auf Polyurethanbasis mit einem Anteil nachwachsender Rohstoffe von mehr als 60% - Bestimmung der Prozessparameter -speziell Temperatur und Zeit- zur Schaltung der Klebstoffe - Herstellung 2-dimensionaler Lagenverbünde - Verpressung dieser Lagenverbünde zu spannungsfreien 3-dimensionalen Formteilen - Up-Scaling in den semiindustriellen Maßstab - Erarbeitung von Recycling- und Reparaturkonzepten