Grenzschichtstrukturierung zur Verbesserung der Zähigkeit entsprechend biologischer Prinzipien | Förderphase 2
Das Hauptziel des Projekts ist die Übertragung von Materialkonzepten aus biologischen Strukturen, die eine hohe Zähigkeit in Verbundwerkstoffen ermöglichen. Alternierende Schichten aus organischen und anorganischen Materialien sowie offenzellige Polymerstrukturen werden in Grenzschichten zwischen imprägnierten Verstärkungstextilien und Beton eingebracht, um eine erhöhte Bruchzähigkeit zu erreichen und Spaltrisse zwischen textilen Verstärkungsstrukturen und Beton bei hoher Beanspruchung zu vermeiden.
Team
01069 Dresden
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Kooperationen
Entwicklung neuer Grenzschichtstrukturen basierend auf organisch/anorganischen Schichtstrukturen für endlosfaserbasierte Bewehrungen | Förderphase 1
Die Natur bietet hervorragende Konzepte zur Kombination von anorganischen und organischen Materialien, um mit effizientem Materialeinsatz High-Performance-Komposite zu gestalten. Beispiele sind die Strukturen von Perlmutt oder die des Glasschwamms. Die 3D-Skelettstruktur von Glasschwämmen entsteht aus einem ringförmig angeordneten und dennoch sehr komplexen Zusammenspiel verschiedener, in erster Linie spröder filamentartiger Komponenten, die über sehr geringe Mengen zäher organischer Komponenten schichtartig miteinander verbunden sind. Skalenübergreifend – von nano- über mikro- zu makroskopischer Ebene – wird mit effizientem Einsatz von überwiegend spröden, mineralischen Materialien eine Struktur mit spezifischen mechanischen Eigenschaften geschaffen. Das Übertragen dieses Konzeptes auf die Entwicklung von endlosfaserbasierten Bewehrungsstrukturen für hochfeste, duktile mineralgebundene Komposite ist das Hauptziel dieses Teilprojektes. Anorganische Schichten/Partikel und organische Schichten werden dabei so auf die Faseroberflächen von Rovings (Multifilamentgarnen) appliziert, dass ein mehrlagiger Beschichtungsaufbau entsteht.
Publikationen | Publications
Bompadre, F.; Scheffler, C.; Utech, T.; Donnini, J. (2021) Polymeric Coatings for AR-Glass Fibers in Cement-Based Matrices: Effect of Nanoclay on the Fiber-Matrix Interaction in: Appl. Sci. 11, issue 12, 5484 – DOI: 10.3390/app11125484
Marquis, E.; Utech, T.; Klempt, V.; Scheffler, Chr.; Loehnert, S. (2023) Computational Modeling and Experimental Investigation of a Single-Fiber-Pull-Out Test with a Bio-Inspired Carbon Fiber-Matrix Interphase in: Ilki, A.; Çavunt, D.; Çavunt, Y. S. [eds.] Building for the Future: Durable, Sustainable, Resilient – Proc. of fib Symposium 2023, 05.–07.06.2023 in Istanbul (Turkey), publ. in: Lecture Notes in Civil Engineering 350, Cham: Springer, p. 1252–1261 – DOI: 10.1007/978-3-031-32511-3_128
Utech, T.; Kruppa, H.; Vollpracht, A.; Scheffler, Chr. (2022) Interphases with organic/anorganic layered micro-structures for enhanced carbon-fiber-matrix interaction in alkali-activated binders in: Stokkeland, S.; Braarud, H. C. [eds.] Concrete Innovation for Sustainability – Proc. for the 6th fib International Congress 2022, 12.–16.06.2022 in Oslo (Norway), Oslo: Novus Press, p. 547–556.
Utech, T.; Neef, T.; Mechtcherine, V.; Scheffler, C. (2023) Bio-Inspired Impregnations of Carbon Rovings for Tailored Bond Behavior in Carbon Fiber Reinforced Concrete in: Buildings 13, issue 12, 3102 – DOI: https://www.mdpi.com/2075-5309/13/12/3102
Vorträge und Poster | Oral presentations and posters
Utech, T.; Diring, O.; Synytska, A.; Scheffler, Chr. (2021) Bioinspired functional interphases in carbon fiber reinforced concrete composites poster at:Aachen-Dresden-Denkendorf International Textile Conference 2021, 09./10.11.2021 in Stuttgart (digital event).
Utech, T.; Scheffler, C. (2023) Micro-Mechanical Analysis of Bio-Inspired Interphases in Fiber Reinforced Polymer- and Concrete Composites oral presentation at: FEMS-EUROMAT 2023, 03.–07.09.2023 in Frankfurt am Main.
Utech, T.; Neef, T.; Mechtcherine, V.; Scheffler, C. (2023) Micro- und macromechanical pull-out tests on carbon fiber-reinforced concrete with bio-inspired impregnations poster at: ADD-International Textile Conference 2023, 30.11.–01.12.2023 in Dresden.
Studentische Arbeiten | Student’s works
Brahimi, F. (2023) Experimentelle Untersuchungen zum Materialverhalten einer modifizierten Carbonbewehrung [Bachelorarbeit | Bachelor's thesis] (mit | with C02)