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• W2951155209 abstract "Materials in general can be divided into insulators, semiconductors and conductors,depending on their degree of electrical conductivity. Polymers are classified aselectrically insulating materials, having electrical conductivity values lower than 10-12S/cm. Due to their favourable characteristics, e.g. their good physical characteristics,their low density, which results in weight reduction, etc., polymers are alsoconsidered for applications where a certain degree of conductivity is required. Themain aim of this study was to develop electrically conductive composite materialsbased on epoxy (EP) matrix, and to study their thermal, electrical, and mechanicalproperties. The target values of electrical conductivity were mainly in the range ofelectrostatic discharge protection (ESD, 10-9-10-6 S/cm).Carbon fibres (CF) were the first type of conductive filler used. It was established thatthere is a significant influence of the fibre aspect ratio on the electrical properties ofthe fabricated composite materials. With longer CF the percolation threshold valuecould be achieved at lower concentrations. Additional to the homogeneous CF/EPcomposites, graded samples were also developed. By the use of a centrifugationmethod, the CF created a graded distribution along one dimension of the samples.The effect of the different processing parameters on the resulting graded structuresand consequently on their gradients in the electrical and mechanical properties weresystematically studied.An intrinsically conductive polyaniline (PANI) salt was also used for enhancing theelectrical properties of the EP. In this case, a much lower percolation threshold wasobserved compared to that of CF. PANI was found out to have, up to a particularconcentration, a minimal influence on the thermal and mechanical properties of theEP system.Furthermore, the two above-mentioned conductive fillers were jointly added to the EPmatrix. Improved electrical and mechanical properties were observed by thisincorporation. A synergy effect between the two fillers took place regarding theelectrical conductivity of the composites.The last part of this work was engaged in the application of existing theoreticalmodels for the prediction of the electrical conductivity of the developed polymer composites. A good correlation between the simulation and the experiments wasobserved.Allgemein werden Materialien in Bezug auf ihre elektrische Leitfahigkeit in Isolatoren,Halbleiter oder Leiter unterteilt. Polymere gehoren mit einer elektrischen Leitfahigkeitniedriger als 10-12 S/cm in die Gruppe der Isolatoren. Aufgrund vorteilhafterEigenschaften der Polymere, wie z.B. ihren guten physikalischen Eigenschaften,ihrer geringen Dichte, welche zur Gewichtsreduktion beitragt, usw., werden Polymereauch fur Anwendungen in Betracht gezogen, bei denen ein gewisser Grad anLeitfahigkeit gefordert wird. Das Hauptziel dieser Studie war, elektrisch leitendeVerbundwerkstoffe auf der Basis von Epoxidharz (EP) zu entwickeln und derenelektrische, mechanische und thermische Eigenschaften zu studieren. Die Zielwerteder elektrischen Leitfahigkeit lagen hauptsachlich im Bereich der Vermeidungelektrostatischer Aufladungen (ESD, 10-9-10-6 S/cm).Bei der Herstellung elektrisch leitender Kunststoffen wurden als erstesKohlenstofffasern (CF) als leitfahige Fullstoffe benutzt. Bei den durchgefuhrtenExperimenten konnte man beobachten, dass das Faserlangenverhaltnis einenbedeutenden Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften der fabriziertenVerbundwerkstoffe hat. Mit langeren CF wurde die Perkolationsschwelle bereits beieiner niedrigeren Konzentration erreicht. Zusatzlich zu den homogenen CF/EPVerbundwerkstoffen, wurden auch Gradientenwerkstoffe entwickelt. Mit Hilfe einerZentrifugation konnte eine gradierte Verteilung der CF entlang der Probenlangeachseerreicht werden. Die Effekte der unterschiedlichen Zentrifugationsparameterauf die resultierenden Gradientenwerkstoffe und die darausresultierenden, gradierten elektrischen und mechanischen Eigenschaften wurdensystematisch studiert.Ein intrinsisch leitendes Polyanilin-Salz (PANI) wurde auch fur das Erhohen derelektrischen Eigenschaften des EP benutzt. In diesem Fall wurde eine viel niedrigerePerkolationsschwelle verglichen mit der von CF beobachtet. Der Einsatz von PANI hat bis zu einer bestimmten Konzentration nur einen minimalen Einflus auf diethermischen und mechanischen Eigenschaften des EP Systems.In einem dritte Schritt wurden die zwei oben erwahnten, leitenden Fullstoffegemeinsam der EP Matrix hinzugefugt. Erhohte elektrische und mechanischeEigenschaften wurden in diesem Fall beobachtet, wobei sich ein Synergie-Effektzwischen den zwei Fullstoffen bezogen auf die elektrische Leitfahigkeit derVerbundwerkstoffe ergab.Im letzten Teil dieser Arbeit fand die Anwendung von theoretischen Modelle zurVorhersage der elektrischen Leitfahigkeit der entwickelten Verbundwerkstoffe statt.Dabei konnte eine gute Ubereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissenfestgestellt werden ." @default.
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