Kryo-PU

Worum geht es hier?
Viele moderne Anwendungen aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Medizin oder Wasserstofftechnologie sind inzwischen mit der Verwendung von Werkstoffen bei sehr niedrigen Temperaturen verbunden (kryogen, ab/unter -150 °C). In diesem Bereich werden Kunststoffe spröder: Sie brechen leichter und sind weniger widerstandsfähig gegenüber Verformung und Schlägen. Besonders kritisch wird das, wenn ein Klebstoff auf ein anderes Material trifft: Beide verformen sich unterschiedlich bei thermischer Einwirkung, was vor allem bei sehr tiefen Temperaturen dazu führt, dass innere Spannungen nicht mehr ausgeglichen werden können: Die Klebverbindung wird geschwächt oder sogar zerstört. Hier sind auf molekularer Ebene neue Mechanismen notwendig, den Kunststoff bzw. den Klebstoff auch unter diesen extremen Bedingungen arbeitsfähig zu halten.

Was war Ihre Motivation, sich an dieser Ausschreibung zu beteiligen? Woher stammt die Idee?
Bisher fehlt es an ganz grundlegenden, systematischen Untersuchungen von Kunststoffen im kryogenen Bereich bzw. der Untersuchung von Klebeverbindungen (auf Polyurethan-Basis (PU)) und es gibt noch keine allgemein akzeptierte Methode, um Kunststoffe für Klebeverbindungen gezielt so anzupassen, dass diese unter kryogenen Bedingungen besser standhalten. Gleichzeitig wird Kleben zu einer immer wichtigeren Fügetechnik. Daraus resultierte die Idee, PU-basierte Klebstoff-Verbindungen für Aluminiumprofile im kryogenen Bereich zu untersuchen, Versagensmechanismen zu verstehen und die Klebeverbindung mit chemischen Methoden widerstandfähiger zu machen.

Welchen Nutzen bringt dieses Projekt für die Gesellschaft und/oder im Sinne der Nachhaltigkeit?
Die Chemie stellt Materialien für unsere moderne Welt bereit und optimiert diese auf ein bestimmtes, notwendiges Eigenschaftsprofil hin. Für viele nachhaltige Innovationen sind optimierte Materialien der Schlüssel. Das Projekt wird weitreichende Erkenntnisse zur Beeinflussung von Kunststoffverhalten (am Bsp. PU) im kryogenen Temperaturbereich liefern: verschiedene chemische Bindungsmotive werden gezielt im Polymer platziert und die Auswirkungen auf das Verhalten der Klebstoffformulierung in Bezug auf Adhäsion und Kohäsion untersucht. Neben den grundlegenden Erkenntnissen, wird das Projekt bereits dazu beitragen die Formulierung von Klebstoffverbindungen für kryogene Anwendungen zu verbessern.

Wer macht noch mit?
Das Projekt ist ein gemeinsames Vorhaben zusammen mit dem ISF - Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik (RWTH Aachen). Während der chemische Teil des Projekts seitens des IAP konzipiert wurde und bearbeitet wird, beschäftigt sich das ISF mit allen Aspekten der Verklebung der Fügeteile und deren Charakterisierung. Wir freuen uns sehr auf die interdisziplinäre Zusammenarbeit.