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Multiscale Mechanical Modeling of Polysaccharide Derived Aerogels for Energy Storage Devices

Borzecka, Nina (2026) Multiscale Mechanical Modeling of Polysaccharide Derived Aerogels for Energy Storage Devices. 8th International Seminar on Aerogels, 2026-09-22 - 2026-09-24, Hamburg, Deutschland.

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Kurzfassung

Chitosan-based aerogels are promising sustainable materials for energy storage and lightweight structural applications, due to their high porosity, low density, and tunable pore architecture. However, their performance in practical devices -- particularly in battery electrodes -- depends critically on mechanical stability during processing and operation, where granular assemblies are subjected to compressive stresses that can induce pore collapse, particle rearrangement and affect porosity, permeability and electrical percolation. Following these challenges, a multiscale simulation framework was developed, combining a bonded-particle discrete element method (BPM-DEM) with a resistor network model (RNM). The BPM-DEM model captures interparticle forces, contact mechanics, and microstructural evolution under compression, validated against experimental uniaxial loading data of chitosan and carbone aerogels. The resistor network model is embedded within the same microstructural representation to quantify how mechanical deformation -- such as contact, particle displacement, and pore collapse -- affects electrical conductivity. This integrated approach reveals that the electrical performance of granular aerogel electrodes is highly sensitive to powder and pore architecture. The framework enables predictive design of chitosan aerogels for functional applications, providing quantitative guidance for achieving robust, conductive, and processable electrode architectures.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/227883/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Multiscale Mechanical Modeling of Polysaccharide Derived Aerogels for Energy Storage Devices
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Borzecka, Ninanina.borzecka (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-1333-4452NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:September 2026
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:chitosan aerogels, modelling, discrete element method, multiscale mechanics, granular mechanics
Veranstaltungstitel:8th International Seminar on Aerogels
Veranstaltungsort:Hamburg, Deutschland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:22 September 2026
Veranstaltungsende:24 September 2026
Veranstalter :Hamburg University of Technology
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
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum > Aerogele und hochporöse Werkstoffe
Hinterlegt von: Borzecka, Nina
Hinterlegt am:27 Okt 2026 10:32
Letzte Änderung:27 Okt 2026 10:32

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