Untersuchungen zu CNT-Epoxidharz-Kompositen für die Anwendung als Klebstoff in der Aufbau- und Verbindungstechnik

Das Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung und das Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der TU Dresden haben Grundlagenuntersuchungen zur Verwendbarkeit von Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNTs) für neue Komposite und diverse Klebstoffvarianten für die Mikrosystemtechnik durchgeführt. Bislang gibt es drei Ansätze mit CNTs: die Direktabscheidung, das Transferprinzip und die Verwendung als Füllmaterial in Klebstoffen. Die Direktabscheidung erfordert Temperaturen über 600 Grad C, was sie für viele Bereiche unbrauchbar macht. Das Transferprinzip löst das Temperaturproblem, indem die Abscheidung auf einem eigenen Substrat erfolgt und die CNTs anschließend auf das eigentliche Substrat oder Bauelement gebondet werden. Der Einsatz von CNTs als Füllmaterial hat bereits gezeigt, das sich durch gezielten Einsatz elektrische, thermische und mechanische Eigenschaften des jeweiligen Materials deutlich und zielgenau verbessern lassen. Dabei zeigen Ultraschall behandelte CNTs eine wesentliche Steigerung der Leitfähigkeit. Im Fokus der hier vorgestellten Untersuchungen stand unter anderem die an das Harzsystem angepasste Modifikation der CNT-Oberflächen und das Dispergieren der Nanoröhrchen in eine geeignete Polymermatrix. Zudem galt es, die Komposite hinsichtlich ihrer Eignung als Verbindungselement für nanoskalige Aufbauten zu charakterisieren und zu prüfen, ob durch den Einsatz von CNTs eine Effizienzsteigerung bei der Verarbeitung möglich ist, etwa mittels Mikrowellenaushärtung von Klebstoffen. Die im Zuge der Untersuchungen hergestellten Demonstratoren bewiesen eine deutliche Erhöhung von Festigkeit und Wäremleitfähigkeit. Die elektrische Leitfähigkeit dagegen ist noch verbesserungsbedürftig. Die Alterungsversuche zeigten unter anderem, dass von den Füllstoffen eine Barrierewirkung gegenüber Wasser erreicht wird, was die Lebensdauer erhöht. Entnommen aus TEMA