Mechanische Charakterisierung und Klebstoffauswahl für flexible Silica-Aerogelverbindungen mit Aluminium

Abstract

Silica-Aerogele sind offenporige Materialien mit einem breiten Spektrum an praktischen Anwendungen. Neben ihren außergewöhnlichen Isolierfähigkeiten, überzeugen sie außerdem mit einer geringen Dichte, hohen Porosität und einer großen spezifischen Oberfläche. Die Weiterentwicklung flexibler Aerogele und Aerogelkomposite hat sich in den vergangenen Jahren als besonders vorteilhaft erwiesen, da somit die typische mechanische Sprödigkeit und Zerbrechlichkeit von Silica-Aerogelen, welche ihre praktische Anwendung in der Luft- und Raumfahrtindustrie bisher signifikant eingeschränkte, überwunden werden konnte. Um jedoch eine praktische Anwendung von flexiblen Silica-Aerogelen in der Luft- und Raumfahrt zu ermöglichen, ist eine zuverlässige und starke Fügeverbindung, wie z.B. eine Klebverbindung, mit anderen Leichtbaumaterialien erforderlich.

Aus diesem Grund werden in dieser Arbeit sowohl die mechanische Charakterisierung von Klebeverbindungen zwischen flexiblem Silica-Aerogelen und Aluminium untersucht, als auch entsprechend geeignete Klebstoffe identifiziert. Zu diesem Zweck werden flexible Silica-Aerogele mit und ohne Vliesverstärkung synthetisiert. Hierbei werden 3D-gedruckte Gussformen verwendet, die die Herstellung spezifischer Probengeometrien für die Charakterisierungen ermöglichen und das Risiko einer mechanischen Beschädigung (z.B. durch Schneiden) minimieren. Im Anschluss werden geklebte Silica-Aerogel und Aluminium Verbindungen mit Schmelz- und Sprühklebstoffen hergestellt und in Zug-, Zug-Scher- und Schälversuchen mechanisch charakterisiert. Schließlich werden die Bruchbilder der jeweiligen Verbundkombinationen überprüft und gemäß ISO SO 10365 klassifiziert.