Gegenstand dieser Arbeit ist die Modifizierung von Oberflächen durch die Abscheidung alternierender Schichtsysteme auf Kohlenstofffasern und die Abscheidung von Aluminiumoxid auf organischen Membranen. Im ersten Kapitel wird das Vorgehen zur Abscheidung von organischen und anorganischen Schichten auf Kohlenstofffasern mittels der Atomlagenabscheidung und der oberflächeninitiierten Gasphasenabscheidung betrachtet. Dabei wird als Erstes auf die Abscheidung von Einzellagen und deren Optimierung eingegangen sowie im Anschluss auf die Übertragung dieser Parameter auf die Abscheidung von alternierenden Multilagensystemen. Mittels elektronenmikroskopischen-Untersuchungen, Rasterelektronenmikroskopie und energiedispersiver Röntgenspektroskopie, wird die Abscheidung der Materialien untersucht. Weiterhin können mit Hilfe von thermogravimetrischen Analysen die Oxidationsbeständigkeit der beschichteten Kohlenstofffasern sowie die einzelnen Schichtdicken bestimmt werden. Im zweiten Kapitel wird auf die Beschichtung von organischen Membranen eingegangen. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Beschichtung von nicht-hierarchisch und hierarchisch strukturierten Membranen mit Aluminiumoxid. Dafür werden die Atomlagenabscheidung und die Grenzflächenreaktion der Gasphase mit der im Feststoff gebundenen Flüssigphase angewendet. Unter Anwendung dieser beiden Verfahren ist es gelungen, dünne und gleichmäßige Schichten auf den Membranen abzuscheiden. Die Charakterisierung erfolgte mittels Rasterelektronenmikroskopie und energiedispersiver Röntgenspektroskopie. Zum Schluss wurden Filtrationsexperimente zum Vergleich der Stabilität und Durchflussraten der beschichteten mit den unbeschichteten Membranen durchgeführt.:Abkürzungsverzeichnis
Symbolverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
1. Einleitung und Zielsetzung
2 Oberflächenmodifizierung von Kohlenstofffasern
2.1 Einleitung
2.2 Stand der Wissenschaft
2.2.1 Kohlenstofffasern
2.2.2 Faserverstärkte Verbundwerkstoffe
2.2.3 Gasphasenabscheidung
2.2.3.1 Physikalische Gasphasenabscheidung
2.2.3.2 Chemische Gasphasenabscheidung
2.2.3.3 Atomlagenabscheidung
2.2.3.4 Oberflächeninitiierte Gasphasenabscheidung von
Furfurylalkohol
2.3 Theoretische Grundlagen
2.3.1 Aufbau der Beschichtungsanlage
2.3.2 Versuchsplanung
2.3.3 Bestimmung der Schichtdicken
2.3.3.1 Bestimmung mittels Rasterkraftmikroskopie
2.3.3.2 Bestimmung mittels
Rasterelektronenmikroskopie-Aufnahmen
2.3.3.3 Bestimmung mittels thermogravimetrischer Analyse
2.3.4 Untersuchungs- und Charakterisierungsmöglichkeiten von
beschichteten Glas-, Kohlenstofffasern und planaren Substraten
2.4 Ergebnisse und Diskussion
2.4.1 Abscheidung von Aluminiumoxid
2.4.2 Abscheidung von Titanoxid
2.4.3 Abscheidung von Aluminiumphosphat
2.4.4 Abscheidung von Polyfurfurylalkohol
2.4.4.1 Beschichtung von Glasfasern
Bestimmung der Versuchsparameter
Verringerung der Furfurylalkohol-Zugabezeit
Abscheidung von PFFA ohne Initiatorschicht
2.4.4.2 Pyrolyse von PFFA-Schichten zu kohlenstoffhaltigen
Schichten
2.4.5 Herstellung von Multilagensystemen mit alternierender Abfolge
verschiedener Schichten
2.4.5.1 Anorganische/organische Multilagensysteme auf
planaren Substraten
2.4.5.2 Anorganische/organische Multilagensysteme auf
Kohlenstofffasern
2.4.5.3 Anorganische/anorganische Multilagensysteme auf
Kohlenstofffasern
Abscheidung und Charakterisierung der Multilagensysteme
Ermittlung der Schichtdicken
2.4.6 Bestimmung der Oxidationsstabilität der Multilagensysteme
2.4.6.1 Untersuchung der Oxidationsstabilität der
Multilagensysteme mit TiO2 und PFFA (KP1 und KP2)100
2.4.6.2 Untersuchung der Oxidationsstabilität der
Multilagensysteme mit TiO2 und PFFA (KP1-Apy und
KP2-Apy und K1-py und K2-py)
2.4.6.3 Untersuchung der Oxidationsstabilität der
anorganischen Multilagensysteme (K1 – K6)
2.4.6.4 Langzeitversuche zur Untersuchung der
Oxidationsstabilität
3 Oberflächenmodifizierung von organischen Membranen
3.1 Einleitung
3.2 Stand der Wissenschaft
3.3 Ergebnisse und Diskussion
3.3.1 Abscheidung von Aluminiumoxid
3.3.2 Bestimmung der Permeabilitätskoeffizienten der einzelnen
Mikrosiebe
4 Experimenteller Teil
4.1 Verwendete Geräte und Chemikalien
4.2 Durchführung der Abscheidungen
4.3 Untersuchung der Oxidationsstabilität
4.4 Parameter für die Festkörper-Kernspinresonanzspektroskopie Messungen
4.5 IR-Spektroskopie
4.6 XPS-Untersuchungen
4.7 PXRD-Untersuchungen
4.8 Untersuchung der Schichticken mittels Rasterkraftmikroskopie
4.9 Charakterisierung der Partikel und Mikrosiebe
5 Zusammenfassung und Ausblick
6 Literaturverzeichnis
A Anhang
Selbstständigkeitserklärung
Lebenslauf
Veröffentlichungen und Tagungsbeiträge
Danksagung
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:20380 |
| Date | 20 November 2015 |
| Creators | Knohl, Stefan |
| Contributors | Goedel, Werner A., Hietschold, Michael, Technische Universität Chemnitz |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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