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Cellulose aerogel-based fiber reinforcement – towards thermoformable composite materials

Schestakow, Maria und Rege, Ameya Govind und Ratke, Lorenz (2022) Cellulose aerogel-based fiber reinforcement – towards thermoformable composite materials. 23. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde, 2022-07-20 - 2022-07-22, Hybrid Symposium Online und in Leoben, Austria.

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Kurzfassung

Cellulose is renewable and characterized by a strong polymeric backbone. Thus, it is increasingly gaining attention as functional additive in polymers. Melt blending thermoplastic polymers with nanocellulose yields cellulose nanocomposites. However, nanocellulose particles tend to aggregate making a homogenious nanofiber distribution challenging.[1] Cellulose aerogels (CA) consist of a 3D randomnly arranged cellulose nanofibers and therefore isotropic by preparation. These open porous aerogels can be prepared by various routes that mostly involve the dissolution of the native cellulose (e.g. in aqueous salt hydrate melts such as ZnCl2) followed by regeneration and drying in supercritical CO2.[2] In order to overcome aggregation, cellulose aerogels can be used as a preformed nanofiber felt. By means of capillary force-assisted infusion molding of the pore structure with a thermoset matrix, light and faultless nanofiber-matrix composites are achieved. Such composites are called cellulose aerogel reinforced polymers (CARPs). CARPs having fiber fractions ranging from 6 to 22 vol.-% considerably affect the resulting mechanical properties and formability. Fiber fractions as low as 14 vol.-% yield composites with multiplied Youngs’ moduli observed with epoxy, phenolic and unsaturated polyester resins. Although, the composites were cured in a final processing step, CARPs show significant formability at elevated temperatures. The interface of CA and matrix combines friction, mechanical interlocking, and chemical fiber-matrix bonding yielding complete stress transmission and thus, joint deformation of both composite phases, the fiber and the matrix. In conclusion, CARPs appear as a single component material making it impossible to attribute the resulting properties to either the fiber or the matrix phases.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/187174/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Cellulose aerogel-based fiber reinforcement – towards thermoformable composite materials
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schestakow, Mariamaria.schestakow (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9392-8371NICHT SPEZIFIZIERT
Rege, Ameya GovindAmeya.Rege (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9564-5482NICHT SPEZIFIZIERT
Ratke, LorenzLorenz.Ratke (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:20 Juli 2022
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Cellulose Aerogel Reinforced Polymers, Composites, Thermoforming
Veranstaltungstitel:23. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde
Veranstaltungsort:Hybrid Symposium Online und in Leoben, Austria
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:20 Juli 2022
Veranstaltungsende:22 Juli 2022
Veranstalter :DGM
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Straßenverkehr
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V ST Straßenverkehr
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - FFAE - Fahrzeugkonzepte, Fahrzeugstruktur, Antriebsstrang und Energiemanagement, V - NGC Fahrzeugstruktur II (alt), L - Werkstoffe und Herstellverfahren
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Aerogele und Aerogelverbundwerkstoffe
Hinterlegt von: Schestakow, Maria
Hinterlegt am:18 Aug 2022 08:13
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:48

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