Modifizierung von Polymereigenschaften durch nanoskalige Dotierstoffe

Abstract:
Neben Silizium finden derzeit in der Mikrosystemtechnik Polymere sowie metallische und keramische Werkstoffe eine breite Anwendung. Mikrostrukturierte Bauteile aus Silizium oder Polymeren lassen sich aufgrund der etablierten MEMS-Technologien bzw. den verschiedenen Replikationsverfahren kostengünstig herstellen. Im Bereich der Polymerwerkstoffe ist eine breite Palette an kommerziellen Materialien mit einem festen Eigenschaftsprofil verfügbar. In vielen Fällen ist es aber für mikrotechnische Anwendungen notwendig, dass spezielle physikalische Eigenschaften gewünscht werden, welche durch kommerzielle Produkte nicht abgedeckt werden können. Polymere können durch Zugabe von mikro- bzw. nanoskaligen Füll- und Dotierstoffen in ihren physikalischen Eigenschaften modifiziert werden, so dass Kompositwerkstoffe mit neuartigen Eigenschaften entstehen. Im Rahmen des Beitrags werden polymerbasierte Komposite mit modifizierten optischen und elektrischen Eigenschaften wie Brechzahl, Transmission, relativer Dielektrizitätskonstante, elektrische Leitfähigkeit sowie Glasübergangstemperatur, vorgestellt. Diese neuen Werkstoffe unterscheiden sich allerdings auch in ihrer Verarbeitbarkeit von den reinen Matrixpolymeren, so dass die Prozessierungs- und Abformparameter ebenfalls neu erarbeitet werden müssen. Speziell die Verwendung von nanoskaligen keramischen Füllstoffen mit großen spezifischen Oberflächen hat einen signifikanten Einfluss auf das Fließverhalten und somit auf die Prozessierbarkeit der Komposite. Anhand von verschiedenen Beispielen wird der Einfluss von mikro- und nanoskaligen anorganischen Füll- bzw. organischen Dotierstoffen auf die Kompositeigenschaften diskutiert.