Die Technische Universität Wien hat eine spezielle Epoxidharzformulierung für Faserverbundwerkstoffe in der Luft- und Raumfahrt, im Schiffbau und im Automobilbau entwickelt, auch für die Unterwassererneuerung. Dies wird erreicht, indem irgendein Teil des Harzes mit Licht beleuchtet wird.
Innerhalb weniger Sekunden kann das neue Material vollständig umgewandelt werden. Anfangs ist das Material transparent und kann flüssig oder pastös sein; Wenn dann irgendein Teil davon mit dem geeigneten Licht beleuchtet wird, beginnt das gesamte Harz zu erstarren und erscheint dunkel. Die TU Wien hat spezielle Epoxidharzformulierungen patentieren lassen. Jetzt haben die Forscher diesen Prozess unter Wasser erfolgreich durchgeführt. Dies bedeutet, dass neue Epoxidharze für Aufgaben verwendet werden können, die bisher nur sehr schwer zu realisieren waren, wie das Füllen von Unterwasserrissen in Brücken oder Dämmen oder das Reparieren von Rohren während des laufenden Betriebs.
Als weitere Neuheit kann diese spezielle Formulierung in Kombination mit Kohlefaser- und Kohlefasermatten eingesetzt werden. Es gibt viele Möglichkeiten für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrttechnik, in Windkraftanlagen, im Schiffbau oder in der Automobilindustrie - in jedem Bereich, in dem hohe mechanische Leistung und Leichtbau gefordert sind.
Epoxidharze sind Standardmaterialien, die im industriellen Bereich für viele verschiedene Zwecke verwendet werden, wie beispielsweise isolierte elektronische Komponenten oder feste mechanische Komponenten. Ein Team um Professor Robert Liska (Institut für Angewandte Synthetische Chemie der TU Wien) entwickelte Additive für gängige Epoxidharze, um deren Eigenschaften einzustellen und durch Druckknöpfe eine Aushärtung zu erreichen.
"Wir entwickeln eine spezielle Verbindung, bei der Licht eine chemische Reaktion auslösen kann", erklärt Robert Liska. "Dies kann ein heller Blitz von sichtbarem Licht sein, aber wir haben auch Verbindungen, die nur Licht für ultraviolettes Licht emittieren."
An dem Punkt, an dem das Licht das Harz beleuchtet, wird die Reaktion gestartet, um Wärme freizusetzen. Diese Hitze breitet sich anderswo aus und löst eine chemische Kaskade aus, bis alles Harz ausgehärtet ist.
"Der entscheidende Vorteil dieses Ansatzes ist, dass das gesamte Harz nicht wie andere photohärtbare Materialien beleuchtet werden muss", erklärt Liska. "Es genügt, einen Teil des Harzes mit Licht zu beleuchten. Der Rest kann sogar in den Tiefen der dunklen Risse geheilt werden, die du füllen willst. "
Interesse des industriellen Sektors
Partnerfirmen aus der Industrie haben gefragt, ob dieses Verfahren auch in Gegenwart von "dunklen" Füllstoffen oder Fasern durchgeführt werden kann, da selbsthärtende Epoxidharze für einige dieser schwierigeren Anwendungen sehr nützlich sind.
"Auf der Oberfläche widerspricht diese Idee allen Theorien", sagte Liska. "Die Eindringtiefe des lichtdurchlässigen Materials ist sehr gering, weil es von der Kohlefaser stark absorbiert wird." Das Experiment der TU Wien zeigt noch den Arbeitsprozess.
Eine effektive Unterwasserhärtung steht ebenfalls im Widerspruch zur Theorie.
"Anfangs dachten wir, es sei unmöglich. Die Leute würden zuerst erwarten, dass Wasser chemisch mit den Komponenten des Harzes reagiert und auch die Hitze eliminiert, die benötigt wird, um die Reaktion aufrechtzuerhalten. "
Überraschenderweise kann der lichtinduzierte Selbsthärtungsprozess jedoch immer noch unter Wasser durchgeführt werden.
"Einer der Hauptgründe dafür ist, dass die chemische Reaktion das Wasser zum Kochen bringt", erklärt Robert Liska. "Dann wird eine dünne Schicht Wasserdampfsperre zwischen dem ausgehärteten Harz und dem umgebenden Wasser gebildet."
Forscher suchen nach mehr Benutzern in der Industrie, um das Potenzial dieses bestimmten Harzes zu erforschen. Neben der Anwendung von glasfaser- und kohlefaserverstärkten Verbundwerkstoffen in der Luft- und Raumfahrt, im Schiffbau und im Automobilbau ist die Reparatur von Gebäuden ein besonders interessantes Gebiet. Zum Beispiel kann ein Benutzer einen Riss in einem in Wasser gebauten Gebäude mit einem viskosen Harz füllen und dann mit einer Blitzlampe aushärten. Die Wartung der Rohrleitung ist eine weitere Aufgabe, die oft schwierig umzusetzen ist - hier sollten auch neue Harze verwendet werden.
"Es gibt viele Möglichkeiten und wir hoffen, einige interessante neue Ideen zu haben", sagt Robert Liska.
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