Elastomer „Fingerabdrücke“ bestimmen Bruchverhalten von Gummi

Wissenschaftler aus dem Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (IPF) haben sich als weltweit erste mit der quantitativen Bruchflächenanalyse an gerissenem Gummi beschäftigt.

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Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.

Bisher waren solche Untersuchungen nur für spröde Werkstoffe (z.B. Metalle, Keramik, Glas) veröffentlicht worden. Der hochdeformierbare Werkstoff Gummi mit seinem viskoelastischen Verformungsverhalten stellt hinsichtlich des Bruchverhaltens eine deutlich schwierigere Herausforderung dar.

„Fingerabdrücke“ geben wichtige Informationen

Die Wissenschaftler um Prof. Dr. Gert Heinrich und Thomas Horst haben nach Rissexperimenten an Elastomeren raue Bruchoberflächen mit typischen Merkmalen identifiziert. Diese sind wie „Fingerabdrücke“ charakteristisch und zwar unterschiedlich in Ausbreitungsrichtung eines Risses und quer dazu. Zusammen mit ihrer genauen mathematischen Analyse liefern diese „Fingerabdrücke“ wichtige Informationen über die Größe der Bruchprozesszone und brachten die für Gummiwerkstoffe neue Erkenntnis über den Einfluss der inneren Werkstoffinhomogenitäten auf den Bruchprozess. Die genaue Analyse erfolgte u.a. mit einem Instrumentarium der modernen Nanotechnologie (Rasterkraftmikroskopie) und der anschließenden Datenanalyse unter Verwendung von geeigneten statistischen Methoden zur Beschreibung zufälliger Prozesse und irregulärer Strukturen.

Autoreifen haltbarer machen

In weiteren Forschungsarbeiten sollen die gewonnenen Erkenntnisse für die Entwicklung von Gummi-Bauteilen, wie zum Beispiel Autoreifen, mit verbesserter Haltbarkeit genutzt werden.

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