Moghaddari, Kimia

► Forschungsgebiet

Synthese von selbstheilenden anorganisch-organischen Nanokompositen mit der Fähigkeit zur Heilung durch Induktionserwärmung

Die größten Hürden bei Materialanwendungen sind Zersetzung, Beschädigung und Versagen, die durch zufällige Belastungen, Umwelteinflüsse, Design- oder Konstruktionsfehler entstehen können. Heutzutage ist eines der Hauptziele in der chemischen Forschung und im Materialdesign, nachhaltige Materialien mit verlängerter Lebensdauer herzustellen. Hierbei wurden verschiedene Methoden angewandt, und eine der praktischsten Methoden zur Behebung von Strukturschäden ist die Ausstattung von Materialien mit selbstheilenden Eigenschaften. Selbstheilende Materialien verfügen über die Fähigkeit, sich selbst zu reparieren und ihre Funktionalität mit den ihnen innewohnenden Ressourcen wiederherzustellen.

Unter den Heilungssystemen ist das intrinsische System der praktischste Ansatz, da es die Möglichkeit mehrerer Heilungszyklen im gesamten Material bietet, die durch physikalische Schäden oder äußere Reize angestoßen werden können. Im Allgemeinen sind Heilungsmechanismen für Polymersysteme gut bekannt. Während die Flexibilität des Polymernetzwerks die wichtigste Voraussetzung für Heilungsmechanismen ist, würde sie zu einem Mangel an mechanischer Stabilität im Endprodukt führen, was für den täglichen Gebrauch nicht geeignet ist. Eine mögliche Lösung ist die Einarbeitung von anorganischen Nanopartikeln in die Polymermatrix, was zu anorganisch-organischen Nanokompositen mit verbesserten mechanischen, thermischen und optischen Eigenschaften führt, aufgrund der Kombination der physikalischen und chemischen Eigenschaften ihrer Komponenten.

Im Rahmen der Doktorarbeit wird ein neuartiges anorganisch-organisches Nanokomposit mit der Fähigkeit zur Selbstheilung in einem induktiven Magnetfeld untersucht. Zu diesem Zweck werden oberflächenfunktionalisierte superparamagnetische Eisenoxid-Nanopartikel als Bausteine für Nanokomposite auf Polymerbasis verwendet, die eine Heilung durch Induktionserwärmung ermöglichen, mit einer beschleunigten Temperatureinstellung im Vergleich zu herkömmlichen Erwärmungsmethoden. Die Heilungsfähigkeit und die Eigenschaften der Nanokomposite werden mit verschiedenen Untersuchungstechniken wie magnetische Messungen, thermische Analyse (TGA, DSC) und mechanische Prüfverfahren analysiert. Die entwickelten Prinzipien werden auf Nanokomposite übertragen, die als Klebstoffe für die Herstellung von Geräten verwendet werden können.