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Gewählte Dissertation:

Christoph Winkler (2021): Process and material features influencing piezoresistive wood adhesives.
Dissertation - Institut für Holztechnologie und Nachwachsende Rohstoffe, BOKU-Universität für Bodenkultur, pp 197. UB BOKU obvsg FullText

Datenquelle: ZID Abstracts
Abstract:
Die Nutzung von piezoresistiven Klebschichten im Holzbau bietet verschiedene Vorteile gegenüber klassischen Sensoren und ist als Option gedacht, strukturelle Holzbauteile in deren Betrieb/Nutzung zu überwachen. Die vorgelegte Thesis analysiert erstmalig systematisch verschiedene material- und prozessspezifische Einflussgrößen auf die piezoresistiven Eigenschaften und legt die aktuell verfügbaren theoretischen Grundlagen aus anderen Entwicklungsfeldern dar. Dazu wurden elektrisch leitfähige Klebstoffe auf Basis von Polyurethan-Polymeren und verschiedenen Kohlenstoffallotropen hergestellt und die Klebefestigkeiten sowie die elektrischen und piezoresistiven Eigenschaften zunächst in einem experimentellen Design untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass eine erhöhte piezoresistive Sensitivität nur durch geringe Füllstoffkonzentrationen erreicht werden kann und niedrige Presstemperaturen diese begünstigen. Die bei hohen Sensitivitäten gleichzeitig auftretenden hohen Instabilitäten der piezoresistiven Reaktion (elektrischen Drift, geringe Reproduzierbarkeit und erhöhter Basiswiderstand nach Belastung) konnten durch höhere Füllstoffkonzentrationen, erhöhte Klebstoffauftragsmengen, längere Presszeiten und eine thermische Nachbehandlung gesenkt werden. Die Ergebnisse zeigen weiterhin, dass trotz hoher Füllstoffkonzentrationen die Mindestanforderung von 10 MPa bei Prüfung der Zugscherfestigkeit nach EN 302-1 (A1) erreicht werden kann. Es konnte gezeigt werden, das frequenzabhängig ein wesentlich erhöhtes Signal-Rausch-Verhältnis gegenüber klassischen Widerstandmessungen mit Hilfe der Impedanzspektroskopie möglich war. Aus den unterschiedlich hohen Sensitivitäten und den Richtung der Widerstandsänderung konnte ein materialbasiertes Modell abgeleitet werden, dass sowohl eine qualitative Abschätzung der relativen Sensitivität ermöglicht sowie inverse Piezoresistivität in anisotropen Materialien erklären kann.

Betreuer: Teischinger Alfred
1. Berater: Konnerth Johannes

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