DE10300979A1 - Composite material used as a functional material in the construction of vehicles and aircraft, consists of fiber-reinforced plastic and/or carbon aerogels - Google Patents

Composite material used as a functional material in the construction of vehicles and aircraft, consists of fiber-reinforced plastic and/or carbon aerogels Download PDF

Info

Publication number
DE10300979A1
DE10300979A1 DE10300979A DE10300979A DE10300979A1 DE 10300979 A1 DE10300979 A1 DE 10300979A1 DE 10300979 A DE10300979 A DE 10300979A DE 10300979 A DE10300979 A DE 10300979A DE 10300979 A1 DE10300979 A1 DE 10300979A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fibers
composite materials
range
fiber
carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10300979A
Other languages
German (de)
Other versions
DE10300979B4 (en
Inventor
Lorenz Prof. Ratke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority to DE10300979A priority Critical patent/DE10300979B4/en
Publication of DE10300979A1 publication Critical patent/DE10300979A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10300979B4 publication Critical patent/DE10300979B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/04—Layered products comprising a layer of synthetic resin as impregnant, bonding, or embedding substance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/36—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/38—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising epoxy resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2363/00—Epoxy resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2367/00—Polyesters, e.g. PET, i.e. polyethylene terephthalate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/08—Cars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/18—Aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C2001/0054—Fuselage structures substantially made from particular materials
    • B64C2001/0072—Fuselage structures substantially made from particular materials from composite materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C2001/0054—Fuselage structures substantially made from particular materials
    • B64C2001/0081—Fuselage structures substantially made from particular materials from metallic materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B80/00—Architectural or constructional elements improving the thermal performance of buildings
    • Y02B80/10—Insulation, e.g. vacuum or aerogel insulation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/40—Weight reduction

Abstract

Composite material consists of fiber-reinforced plastic and/or carbon aerogels. The surfaces of the fibers are completely wetted and covered with the material of the aerogel. An Independent claim is also included for a process for producing the composite material.

Description

Gegenstand der Erfindung sind ultraleichte Verbundwerkstoffe hoher Tragfähigkeit mit stark anisotropen Eigenschaften, insbesondere Wärmeleitfähigkeit, ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung als Konstruktionswerkstoffe im Flugzeug- und Fahrzeugbau.The invention relates to ultralight composite materials high load capacity with strongly anisotropic properties, especially thermal conductivity, a process for their manufacture and their use as construction materials in aircraft and vehicle construction.

Faserverbundwerkstoffe mit Kunststoff- oder Kohlenstoffmatrix und eingelagerten Glas- oder Kohlenstofffasern sind im Stand der Technik für verschiedene Anwendungen beschrieben worden. CFK- und GFK-Verbundwerkstoffe haben ein spezifisches Gewicht, das in der Regel größer als 1,5 g/cm3 ist. Die elastischen Eigenschaften und die Festigkeiten werden vom Fasertyp und vom Volumengehalt an Fasern definiert. Die Verwebung der Fasern definiert die Anisotropie der mechanischen Eigenschaften.Fiber composite materials with a plastic or carbon matrix and embedded glass or carbon fibers have been described in the prior art for various applications. CFRP and GFRP composites have a specific weight, which is usually greater than 1.5 g / cm 3 . The elastic properties and the strengths are defined by the fiber type and the volume content of fibers. The weaving of the fibers defines the anisotropy of the mechanical properties.

Prinzipiell lassen sich vielfältig Werkstoffe aus Aerogelen, beispielsweise Kunststoff- oder Kohlenstoffaerogelen herstellen. Beispielsweise beschreibt die DE 199 11 847 A1 die Verwendung von Formstoffen aus hochporösen, offenporigen Kunststoff- und/oder Kohlenstoffaerogelen, die durch Sol-Gel-Polymerisation von organischen Kunststoffmaterialien, gegebenenfalls gefolgt von Pyrolyse, gewonnen werden, für den Fein- und Formguss von Metallen oder Metall-Legierungen. DE 199 39 062 A1 beschreibt die Verwendung von Kunststoff/Kohlenstoffaerogelen als Kernwerkstoff für den Formguss. Diesen Anwendungen ist gemein, dass an die verwendeten Aerogele, die zwar einen Füllstoffanteil von bis zu 30 bzw. 60 Vol.-% aufweisen können, keine besonderen Anforderungen im Hinblick auf mechanische Belastbarkeit gestellt werden.In principle, a wide variety of materials can be produced from aerogels, for example plastic or carbon aerogels. For example, the DE 199 11 847 A1 the use of molding materials made of highly porous, open-pore plastic and / or carbon aerogels, which are obtained by sol-gel polymerization of organic plastic materials, optionally followed by pyrolysis, for the fine and molded casting of metals or metal alloys. DE 199 39 062 A1 describes the use of plastic / carbon aerogels as the core material for molding. These applications have in common that the aerogels used, which may have a filler content of up to 30 or 60 vol.%, Have no special requirements with regard to mechanical strength.

Gleiches gilt für andere, im Stand der Technik bereits beschriebene Kunststoff- oder Kohlenstoffaerogele. In der US 6,099,965 A werden insbesondere zur Verwendung als Träger für Katalysatoren feste, poröse Kohlenstoffstrukturen beschrieben, die eine von Mikroporen im wesentlichen freie hohe Oberfläche haben. Hierbei kann es sich beispielsweise um Kohlenstofffaser-verstärkte Kohlenstoff- oder Kunststoffaerogele handeln, die sich durch unterschiedliche chemische „Verklebungstechniken" der Fasern untereinander an den Verbindungsstellen auszeichnen. Die US 6,099,965 A weist ausdrücklich darauf hin, dass das Nanofaser-Gel zur Herstellung eines faserverstärkten Aerogels einen überkritischen Trocknungsschritt durchlaufen muss, da sich sonst ein dichteres Xerogel bildet.The same applies to other plastic or carbon aerogels already described in the prior art. In the US 6,099,965 A. describe, in particular for use as a support for catalysts, solid, porous carbon structures which have a high surface area essentially free of micropores. This can be, for example, carbon fiber-reinforced carbon or plastic aerogels which are distinguished by different chemical “bonding techniques” of the fibers at the connection points US 6,099,965 A. expressly points out that the nanofiber gel must undergo a supercritical drying step in order to produce a fiber-reinforced airgel, otherwise a denser xerogel will form.

DE 197 21 600 A1 beschreibt nanoporöse interpenetrierende organisch/anorganische Netzwerke, in denen die anorganischen Netzwerke siliziumhaltige Materialien sind. Diese Netzwerke können faserverstärkte Kunststoffaerogele sein, wobei ausdrücklich darauf hingewiesen wird, dass ein überkritischer Trocknungsschritt des Gels zur Erhaltung der Aerogelstruktur notwendig ist und eine unterkritische Trocknung zu Xerogelen, Calzinieren zu kompakten Festkörpern führt. Die Netzwerke der DE 197 21 600 A1 werden zur Herstellung von Formkörpern oder Oberflächenbeschichtungen mit Wärmedämm-, Schalldämpfungs- und/oder Adsorptionseigenschaften und/oder Barriereeigenschaften gegen Wasser und/oder organische Lösungsmittel eingesetzt. DE 197 21 600 A1 describes nanoporous interpenetrating organic / inorganic networks in which the inorganic networks are silicon-containing materials. These networks can be fiber-reinforced plastic aerogels, whereby it is expressly pointed out that a supercritical drying step of the gel is necessary to maintain the airgel structure and subcritical drying leads to xerogels, calcination to compact solids. The networks of the DE 197 21 600 A1 are used for the production of moldings or surface coatings with thermal insulation, sound absorption and / or adsorption properties and / or barrier properties against water and / or organic solvents.

DE 195 23 382 A1 beschreibt plättchenförmige, hydrophobe Kohlenstoffaerogele mit einer Faserverstärkung aus elektrisch nichtleitenden, anorganischen Materialien für den Einsatz als Elektroden in Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen. DE 195 23 382 A1 describes platelet-shaped, hydrophobic carbon aerogels with a fiber reinforcement made of electrically non-conductive, inorganic materials for use as electrodes in polymer electrolyte fuel cells.

Faserverstärkte Kohlenstoff- oder Kunststoffaerogele werden in EP 0 629 810 A1 wegen ihrer wärmeisolierenden Eigenschaften für kryogene Systeme als Zwischen- und Füllmaterial. zwischen einer inneren und einer äußeren Behälterschicht vorgeschlagen.Fiber reinforced carbon or plastic aerogels are used in EP 0 629 810 A1 because of their heat-insulating properties for cryogenic systems as an intermediate and filling material. proposed between an inner and an outer container layer.

Ein zentrales Problem aller Typen von Verbundwerkstoffen ist die Haftung zwischen Fasern und Matrix, in die sie eingebettet werden. Nur wenn die Haftung perfekt ist, können zum Beispiel mechanische Lasten in angemessenem Maße von der Matrix auf die Fasern übertragen werden, ohne dass Fasern beispielsweise brechen, nicht zur Verstärkung beitragen oder aus dem Verbund herausgezogen werden. Für die im Stand der Technik beschriebenen Anwendungen faserverstärkter Aerogele ist eine solche starke Einbindung der Fasern nicht notwendig, da der Verbundwerkstoff nicht als Konstruktionswerkstoff hoher Tragfähigkeit eingesetzt wird. Daher finden sich auch im Stand der Technik keinerlei Angaben zur Einbindung der Fasern oder dazu, wie diese optimiert werden kann. Für die Herstellung ultraleichter Verbundwerkstoffe ist das Einbinden von Kohlenstofffasern oder auch anderen Fasern wie Siliziumcarbid-, Aluminiumoxid- oder Glasfasern allerdings von ausschlaggebender Bedeutung. Wenn man ultraleichte Verbundwerkstoffe mit Dichten kleiner als 1 g/cm3 herstellen will, ist eine Matrix notwendig, die praktisch keine Dichte hat.A central problem of all types of composite materials is the adhesion between the fibers and the matrix in which they are embedded. Only if the adhesion is perfect, for example, mechanical loads can be transferred from the matrix to the fibers to an appropriate extent without, for example, fibers breaking, not contributing to the reinforcement or being pulled out of the composite. Such a strong integration of the fibers is not necessary for the applications of fiber-reinforced aerogels described in the prior art, since the composite material is not used as a construction material with a high load-bearing capacity. Therefore, there is no information in the state of the art regarding the integration of the fibers or how this can be optimized. However, the integration of carbon fibers or other fibers such as silicon carbide, aluminum oxide or glass fibers is of crucial importance for the production of ultra-light composite materials. If you want to produce ultra-light composite materials with densities less than 1 g / cm 3 , a matrix is required that has practically no density.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, Faserverbundwerkstoffe bereitzustellen, die ultraleicht sind und dennoch eine hohe Tragfähigkeit und mechanische Festigkeit besitzen und damit für den Einsatz im Flugzeug- und Fahrzeugbau besonders geeignet sind. Ferner lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung solcher Verbundwerkstoffe bereitzustellen.The present invention was therefore the task is to provide fiber composite materials, the are ultralight and yet have a high load-bearing capacity and mechanical strength own and therefore for are particularly suitable for use in aircraft and vehicle construction. Furthermore, the invention was based on the object of a method for To provide production of such composite materials.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Verbundwerkstoffe aus faserverstärkten Kunststoff- und/oder Kohlenstoffaerogelen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Oberflächen der Fasern im wesentlichen vollständig mit dem Werkstoff des Aerogels benetzt und bedeckt sind.The object is achieved by Composite materials made of fiber-reinforced plastic and / or carbon aerogels, which are characterized in that that the surfaces of the fibers essentially completely with the material of the Aerogels are wetted and covered.

Wesentlich zur Herstellung von festen und steifen Verbundwerkstoffen ist die Erzeugung einer ausreichenden Benetzung der Fasern durch ein wässrige Sol, das chemisch identisch ist mit dem zur Gelierung eingesetzten Sol. Fasern des Standes der Technik werden entweder als rohe Fasern eingesetzt oder sind mit nicht näher spezifizierten Materialien beschichtet. Unbeschichtete Fasern führen nach eigenen Untersuchungen zu Verbundwerkstoffen mit schlechten mechanischen Eigenschaften wie geringer Bruchzähigkeit, geringer Zug- und Druckfestigkeit sowie „Fibre-pull-out". Bei undefiniert beschichteten Fasern mag die Bindung zwar besser sein, kann jedoch nicht ausreichend gesteuert und eingestellt werden. Durch die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe sowie das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren wird dieses Problem gelöst und gleichzeitig eine exzellente Bindung zwischen Fasern und Matrix eingestellt.Essential for the production of solid and rigid composite materials is sufficient to produce Wetting the fibers with an aqueous Sol that is chemically identical to that used for gelation Sol. Prior art fibers are called either raw fibers used or are not closer to specified materials coated. Uncoated fibers follow own investigations on composite materials with poor mechanical Properties such as low fracture toughness, low tensile and Compressive strength and "fiber pull-out". If undefined Coated fibers may have better binding, but they can cannot be controlled and adjusted sufficiently. Through the composite materials according to the invention and the manufacturing method according to the invention this problem is solved and at the same time an excellent bond between fibers and matrix set.

Bevorzugt ist die Oberfläche der erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe zumindest teilweise oder vollständig mit einer oder mehreren Beschichtungen versehen, die die Funktion von Schutzschichten gegen mechanische und/oder chemische Belastung übernehmen, wobei die Beschichtungen) hoch- und/oder niedermolekulare Polymere wie Epoxidharz oder Polyesterharz, Metallfolien, und/oder Bleche umfassen und insbesondere eine Dicke im Bereich von 20 bis 500 μm aufweisen können.The surface of the composite materials according to the invention at least partially or completely provided with one or more coatings that function of protective layers against mechanical and / or chemical loads, the coatings) high and / or low molecular weight polymers such as epoxy or polyester resin, metal foils, and / or sheets and in particular have a thickness in the range from 20 to 500 μm can.

Verstärkungsfasern im Sinne der Erfindung können ausgewählt sein aus anorganischen, organischen und/oder Kohlenstofffasern.Reinforcing fibers in the sense of the invention can be selected from inorganic, organic and / or carbon fibers.

Die Matrix der erfindungsgemäßen Aerogele und damit auch die dichte Beschichtung der darin eingebetteten Fasern besteht besonders bevorzugt aus hydroxymethyliertem Resorcinalharz. Dadurch ist für die RF-Aerogele ein optimaler Haftgrund gegeben.The matrix of the aerogels and hence the dense coating of the fibers embedded in it consists particularly preferably of hydroxymethylated resorcinol resin. This is for the RF aerogels give an optimal adhesive base.

Die Oberflächenbeschichtung durch Polymere wie Epoxidharz, Polyester oder auch Metallfolien oder -bleche trägt wesentlich zur Verbesserung der Verwendbarkeit der erfindungsgemäßen ultraleichten Verbundwerkstoffe als Konstruktionswerkstoffe bei. Die Oberfläche von Aerogelen ist nicht nur empfindlich gegen mechanische Belastungen bei Kratzern, Schleifen oder Abrieb. Sie hat auch aufgrund ihrer Porosität die Neigung, Gase aller Art oder Feuchtigkeit eindringen zu lassen. Für den Einsatz an mit der Umwelt in Kontakt tretenden Stellen insbesondere im Flugzeug- und Fahrzeugbau ist somit eine Schutzschicht, die verhindert, dass die Verbundwerkstoffe niedrigmolekulare Verbindungen wie beispielsweise Regenwasser wie ein Schwamm aufnehmen, von eminentem Vorteil. Nur eine entsprechend dichte Oberflächenschicht aus Metallfolie, Blech, oder am besten mit hochmolekularen Polymeren, die zu einem bestimmten Grad in den porösen Aerogelkörper eindringt, kann einen geeigneten Schutz- aufbauen. Eine Beschichtung, die lediglich auf der Oberfläche aufliegt, ist weniger geeignet, da die Bindung zum Aerogel schlechter ist. Aufgedampfte Schichten sind daher nicht zweckmäßig. Metallfolien und Bleche sind daher bevorzugt über eine Klebeschicht mit dem Aerogelkörper verbunden. Bevorzugt dringen die Schichten im Bereich von 10 bis 80 μm, besonders bevorzugt 20 bis 70 μm, Idealerweise 30 bis 60 μm in das Aerogel ein. Zu dünnflüssige Beschichtungsmaterialien wie beispielsweise wässrige Lösungen sind zu vermeiden, da sie zu tief in die Aerogelmatrix eindringen und dadurch das Gewicht der Verbundwerkstoffe zu stark erhöhen.The surface coating by polymers such as epoxy resin, polyester or metal foils or sheets is essential to improve the usability of the ultralight composite materials according to the invention as construction materials at. The surface of airgel is not only sensitive to mechanical loads from scratches, grinding or abrasion. Due to its porosity, it also tends to produce gases of all kinds or let moisture in. For use with the environment contacting positions, especially in aircraft and vehicle construction is thus a protective layer that prevents the composite materials from being low molecular weight Absorb compounds such as rainwater like a sponge, of great advantage. Only a correspondingly dense surface layer made of metal foil, sheet metal, or best with high molecular weight polymers penetrates to a certain degree into the porous airgel body, can build a suitable protection. A coating that only lies on the surface, is less suitable because the connection to the airgel is poorer. Evaporated layers are therefore not practical. There are metal foils and sheets therefore preferred over an adhesive layer bonded to the airgel body. Prefer to penetrate the layers in the range from 10 to 80 μm, particularly preferably 20 to 70 μm, ideally 30 to 60 μm into the airgel. Coating materials that are too thin such as aqueous solutions should be avoided as they penetrate too deeply into the airgel matrix and thereby increase the weight of the composite materials too much.

Die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe weisen bevorzugt eine Dichte im Bereich von 0,4 bis 1,2 g/cm3 auf, wobei eine Dichte von 0,4 bis höchstens 1,0 g/cm3 besonders bevorzugt ist. Vorzugsweise haben die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe einen elastischen Modul im Bereich von 100 bis 200 GPa. Desweiteren weisen die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe Festigkeiten im Bereich von 500 bis 1000 MPa auf. Die erzielten Spitzenwerte liegen damit deutlich oberhalb der besten derzeit herstellbaren CFK-Werkstoffe.The composite materials according to the invention preferably have a density in the range from 0.4 to 1.2 g / cm 3 , a density from 0.4 to at most 1.0 g / cm 3 being particularly preferred. The composite materials according to the invention preferably have an elastic modulus in the range from 100 to 200 GPa. Furthermore, the composite materials according to the invention have strengths in the range from 500 to 1000 MPa. The peak values achieved are thus significantly above the best CFRP materials currently available.

Das spezifische Gewicht der erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe berechnet sich aus dem der Matrix (für ein RF-Aerogel typischerweise 300 kg/m3) und dem der Fasern (beispielsweise für Kohlenstoff: 2250 kg/m3) gewichtet mit dem Volumenanteil. Eine Besonderheit der erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe ist nicht nur ihr extrem geringes Gewicht bei hervorragenden mechanischen Eigenschaften wie das elastische Modul und/oder die Festigkeit, sondern zusätzlich auch ihre geringe Wärmeleitfähigkeit. RF-Aerogele weisen eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 0,3 W/(Km) auf. Ist das Netzwerk der Fasern vollständig in das Aerogel eingebettet, bestimmt die Wärmeleitfähigkeit der Matrix die des Gesamtverbundes. Bevorzugt weisen die erfindungsgemäßen ultraleichten Verbundwerkstoffe daher eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 0,1 bis 0,5 W/Km, insbesondere 0,2 bis 0,4 W/Km auf.The specific weight of the composite materials according to the invention is calculated from that of the matrix (for an RF airgel typically 300 kg / m 3 ) and that of the fibers (for example for carbon: 2250 kg / m 3 ) weighted with the volume fraction. A special feature of the composite materials according to the invention is not only their extremely low weight with excellent mechanical properties such as the elastic module and / or the strength, but also their low thermal conductivity. RF aerogels have a thermal conductivity in the range of 0.3 W / (km). If the network of fibers is completely embedded in the airgel, the thermal conductivity of the matrix determines that of the overall composite. The ultralight composite materials according to the invention therefore preferably have a thermal conductivity in the range from 0.1 to 0.5 W / km, in particular 0.2 to 0.4 W / km.

Die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe können nach einem Verfahren hergestellt werden, das die folgenden Schritte umfasst:

  • a) Herstellen einer polymerisierbaren Lösung als Vorläufer des Kunststoffaerogels,
  • b) gegebenenfalls Zugabe eines Polymerisationskatalysators,
  • c1) Herstellen eines im wesentlichen blasenfreien Gemisches oder einer Dispersion der polymerisierbaren Lösung mit anorganischen, insbesondere Glas- und/oder Siliziumcarbidfasern, organischen, insbesondere Polymerfasern und/oder Kohlenstofffasern,
  • c2) alternativ zu c1) im wesentlichen blasenfreies Einlegen der Fasern gemäß c1)
  • c3) alternativ zu c1) oder c2) im wesentlichen blasenfreies Benetzen der Fasern gemäß c1) mit der polymerisierbaren Lösung,
  • d) Herausnehmen aus der Lösung und Trocknen der Fasern,
  • e) gegebenenfalls einfaches oder mehrfaches Wiederholen der Schritte c) und d) bis zur Bildung einer im wesentlichen vollständigen Bedeckung der Oberfläche der Fasern mit einer Schicht der polymerisierbaren Lösung,
  • f) Gelieren der Lösung bei Temperaturen im Bereich von 30 bis 70 °C, insbesondere 40 bis 60 °C unter Luftausschluss und
  • g) Trocknung bei Temperaturen im Bereich von 30 bis 70 °C, insbesondere 40 bis 60 °C sowie gegebenenfalls
  • h) Pyrolyse bei Temperaturen im Bereich von 1000 bis 1200 °C.
The composite materials according to the invention can be produced by a method which comprises the following steps:
  • a) preparing a polymerizable solution as a precursor of the plastic airgel,
  • b) optionally adding a polymerization catalyst,
  • c1) producing an essentially bubble-free mixture or a dispersion of the polymerizable solution with inorganic, in particular glass and / or silicon carbide fibers, organic, in particular polymer fibers and / or carbon fibers,
  • c2) as an alternative to c1) essentially bubble-free insertion of the fibers according to c1)
  • c3) as an alternative to c1) or c2), essentially bubble-free wetting of the fibers according to c1) with the polymerizable solution,
  • d) removal from the solution and drying of the fibers,
  • e) optionally repeating steps c) and d) one or more times until an essentially complete covering of the surface of the fibers is covered with a layer of the polymerizable solution,
  • f) gelling the solution at temperatures in the range of 30 to 70 ° C, in particular 40 to 60 ° C with exclusion of air and
  • g) drying at temperatures in the range from 30 to 70 ° C., in particular 40 to 60 ° C. and optionally
  • h) pyrolysis at temperatures in the range of 1000 to 1200 ° C.

Dabei führt man die Gelierung f) und/oder die Trocknung g) bevorzugt über einen Zeitraum von 4 bis 36 Stunden, insbesondere 6 bis 24 Stunden aus, um eine optimale Verfestigung des Aerogels zu gewährleisten.The gelation f) and / or is carried out drying g) preferably over a period of 4 to 36 hours, especially 6 to 24 hours to ensure optimal consolidation of the airgel.

Entscheidend bei diesem Verfahren ist, dass es eine exzellente Bindung zwischen Fasern und Matrix bereitstellt. Die Verstärkungsfasern, die man bevorzugt in einem Volumenanteil von 20 bis 60 % bezogen auf das Gesamtvolumen einsetzt und die in Form von Vliesen, Filzen oder Gewebematten und/oder Fasergelegen vorliegen, können erfindungsgemäß in die polymerisierbare Lösung, vorzugsweise ein RF-Sol, getaucht werden und im Sol-Bad bewegt werden, bis optisch keine Luftbläschen mehr an den Fasern zu erkennen sind. Die Vliese, Filze, Gewebematten und/oder Fasergelege werden dann aus dem Bad/der Lösung herausgenommen/gezogen und bevorzugt direkt an der Luft getrocknet. Dadurch entsteht auf den Fasern eine dünne Schicht aus beispielsweise hydroxymethyliertem Resorcinolharz, die dicht ist und der ideale Haftgrund für in diesem Falle RF-Aerogele darstellt. Je nach Faserwerkstoff und chemischer Natur der polymerisierbaren Lösung bzw. des Sols muss dieser Vorgang (Tauchen/Trocknen) bis zu dreimal wiederholt werden.Crucial to this process is that there is an excellent bond between fibers and matrix provides. The reinforcing fibers, which are preferably obtained in a volume fraction of 20 to 60% on the total volume and in the form of fleeces, felt or fabric mats and / or nonwoven fabrics can be according to the invention in the polymerizable solution, preferably an RF sol, are immersed and moved in the sol bath, until visually no air bubbles more visible on the fibers. The fleeces, felts, fabric mats and / or fiber fabrics are then removed / pulled from the bath / solution and preferably air dried directly. This creates on a thin fiber Layer of, for example, hydroxymethylated resorcinol resin, the is tight and the ideal base for RF aerogels in this case represents. Depending on the fiber material and chemical nature of the polymerizable solution or the sol, this process (dipping / drying) must be carried out up to three times be repeated.

Die auf diese Weise imprägnierten Fasern werden dann erfindungsgemäß wie beschrieben weiterbehandelt.The impregnated in this way Fibers are then according to the invention as described further treated.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist, wenn man in einem weiteren Schritt k) die Verbundwerkstoffe aus faserverstärkten Kunststoff- und/oder Kohlenstoffaerogelen zumindest teilweise mit einer oder mehreren Beschichtungen als Schutzschichten gegen mechanische und/oder chemische Belastung versieht. Dies geschieht am besten mit Metallfolien oder Metallblechen oder mit hochmolekularen Polymeren, insbesondere Epoxidharz oder Polyesterharz. Dabei wird die Bindung zwischen offenporigem Aerogel und polymerer Beschichtung beispielsweise dadurch erzeugt, dass die Polymere bis zu einigen 10 μm, bevorzugt 10 bis 80 μm, besonders bevorzugt 20 bis 70 μm, Idealerweise 30 bis 60 μm in den Porenraum des Aerogels eindringen, bevor sie aushärten. Metallschichten werden vorzugsweise aufgebracht, indem die Folien oder Bleche, die ebenso wie polymere Schutzschichten bevorzugt eine Dicke im Bereich von 20 bis 500 μm aufweisen, auf einen mit Polymeren beschichteten Verbundwerkstoff aufgeklebt werden. Das kann in der Form erfolgen, dass man eine Beschichtung aus Metallfolie oder Metallblech dadurch aufbringt, dass man den Verbundwerkstoff und/oder die Metallfolie/das Metallblech mit Epoxidharz und/oder Siliconkautschuk bestreicht, die Metallfolie/das Metallblech auf den Verbundwerkstoff aufklebt und aushärtet.Is preferred according to the invention if one in a further step k) the composite materials made of fiber-reinforced plastic and / or carbon aerogels at least partially with one or more Coatings as protective layers against mechanical and / or chemical Load provides. This is best done with metal foils or Metal sheets or with high molecular weight polymers, especially epoxy resin or polyester resin. The bond between open-pore airgel and polymeric coating produced, for example, in that the polymers down to a few 10 μm, preferably 10 to 80 μm, particularly preferably 20 to 70 μm, Ideally 30 to 60 μm penetrate into the pore space of the airgel before they harden. metal layers are preferably applied by the foils or sheets that as well as polymeric protective layers, preferably a thickness in the range from 20 to 500 μm have on a composite coated with polymers be stuck on. This can take the form of one Applying a coating of metal foil or sheet metal, that the composite material and / or the metal foil / the metal sheet coated with epoxy resin and / or silicone rubber, the metal foil / the Glue the metal sheet to the composite material and harden it.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform finden die erfindungsgemäßen ultraleichten Verbundwerkstoffe Verwendung als Funktionswerkstoffe hoher Tragfähigkeit im Flugzeug- und Fahrzeugbau.In a particularly preferred embodiment find the ultralight according to the invention Composite materials Use as functional materials with high load-bearing capacity in aircraft and vehicle construction.

  • 1. Es wurde eine Lösung aus Resorcin und Formaldehyd im Stoffmengen-Verhältnis 1:1,3 hergestellt, der Natriumbicarbonat als Katalysator und Wasser (in variablem Mengenanteil: mindestens 1 Teil Wasser auf 1 Teil Resorcin plus Formaldehyd) zugesetzt wurde (polymerisierbare Lösung). In diese Lösung wurden jeweils Faservliese, Filze und Gewebematten aus Kohlenstoff-, Aluminiumoxid- (Saffilfilze der Fa. DuPont) eingetaucht und bewegt, bis optisch keine Luftblasen mehr an den Fasern zu erkennen waren. Die Gewebe, Vliese und Filze wurden aus dem Bad gezogen und direkt an der Luft getrocknet. Im Falle von Kohlenstofffasern und -filzen wurde dieser Vorgang bis zu dreimal wiederholt. Daraufhin wurden die nun imprägnierten Faservliese, Filze und Gewebematten in eine Matrize eingelegt und mit einer polymerisierbaren Lösung wie oben bedeckt. Dazu wurden in eine aus Edelstahl bestehende Matrize beispielsweise bis zu 20 Lagen Kohlenstofffasergewebe (Hersteller: Cramer, Typ T300, Bindung Atlas, Stil CCC495) eingelegt. Die Matrize wurde mit R/F-Aerogellösung gefüllt und mit einem Edelstahlstempel geschlossen. Etwaige überschüssige Aerogellösung konnte durch Überlaufkanäle austreten. Typischerweise konnte auf diese Weise ein Volumengehalt an Fasern zwischen 40 und 60 % eingestellt werden. Die luftdicht verschlossene Matrize wurde daraufhin in einem Trockenschrank bei 40 °C bis 60 °C 6 bis 24 h lang gelagert, bis das RF-Sol zu einem polymeren Aerogel geliert war. Gleichzeitig wurden die Fasern von diesem Gel gebunden. Trocknen des nassen Aerogels bei 40 °C bis 60 °C in einem Trockenschrank bei geöffneter Matrize erzeugte innerhalb von 6 bis 8 h den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff.1. There was a solution of resorcinol and formaldehyde in the substance quantity ratio Made 1: 1.3, the sodium bicarbonate as a catalyst and water (in variable proportions: at least 1 part water per 1 part Resorcin plus formaldehyde) was added (polymerizable solution). In these solution non-woven fabrics, felts and fabric mats made of carbon, Aluminum oxide (Saffil felts from DuPont) immersed and moved, until no more air bubbles were visible on the fibers. The fabrics, fleeces and felts were pulled out of the bath and directly air dried. In the case of carbon fibers and felts this process was repeated up to three times. Thereupon were the now impregnated Nonwovens, felts and fabric mats placed in a matrix and with a polymerizable solution like covered above. For this purpose, were made in a stainless steel die for example up to 20 layers of carbon fiber fabric (manufacturer: Cramer, type T300, binding Atlas, style CCC495). The die was filled with R / F airgel solution and closed with a stainless steel stamp. Any excess airgel solution could emerge through overflow channels. Typically, a volume content of fibers could be obtained in this way can be set between 40 and 60%. The hermetically sealed The die was then in a drying cabinet at 40 ° C to 60 ° C 6 to 24 h until the RF-Sol gels into a polymeric airgel was. At the same time, the fibers were bound by this gel. dry wet airgel at 40 ° C up to 60 ° C in a drying cabinet when open The matrix produced the composite material according to the invention within 6 to 8 hours.
  • 2. Der Verbundwerkstoff aus Ausführungsbeispiel 1 wurde an der Oberfläche mit Epoxidharz bestrichen. Nach 30 min war die viskose Flüssigkeit etwa 20 μm in den Porenraum des Aerogels eingedrungen und wurde nun bei 100 °C ausgehärtet (2h).2. The composite material from embodiment 1 was coated on the surface with epoxy resin. After 30 minutes, the viscous liquid was approximately 20 μm in the pore space of the airgel penetrated and was now cured at 100 ° C (2h).
  • 3. An den Verbundwerkstoffen wurde die Biegefestigkeit im Drei-Punkt-Biegeversuch und die Zugfestigkeit nach DIN EN 2561 bestimmt. Die Zugfestigkeiten lagen bei 50 Volumenprozent Fasergewebe bei 796 ± 10 MPa.3. The bending strength of the composite materials was tested in a three-point bending test and the tensile strength is determined according to DIN EN 2561. The tensile strengths were 50 volume percent fiber fabric at 796 ± 10 MPa.

Claims (16)

Verbundwerkstoffe aus faserverstärkten Kunststoff- und/oder Kohlenstoffaerogelen, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Fasern im wesentlichen vollständig mit dem Werkstoff des Aerogels benetzt und bedeckt sind.Composite materials made of fiber-reinforced plastic and / or carbon aerogels, characterized in that the surfaces of the fibers are essentially completely wetted and covered with the material of the airgel. Verbundwerkstoffe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern ausgewählt sind aus anorganischen, organischen und/oder Kohlenstofffasern.Composite materials according to claim 1, characterized in that the reinforcing fibers are selected from inorganic, organic and / or carbon fibers. Verbundwerkstoffe gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass deren Oberfläche zumindest teilweise oder vollständig mit einer oder mehreren Beschichtungen versehen ist.Composites according to claim 1 or 2, characterized characterized in that their surface is at least partially or Completely is provided with one or more coatings. Verbundwerkstoffe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungen hoch- und/oder niedermolekulare Polymere, insbesondere Epoxidharz oder Polyesterharz, Metallfolie, und/oder Blech umfassen.Composite materials according to claim 3, characterized in that the coatings have high and / or low molecular weight polymers, in particular epoxy resin or polyester resin, metal foil, and / or Cover sheet metal. Verbundwerkstoffe gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungen eine Dicke im Bereich von 20 bis 500 μm aufweisen.Composites according to claim 3 or 4, characterized characterized in that the coatings have a thickness in the range of 20 to 500 μm exhibit. Verbundwerkstoffe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Dichte im Bereich von 0,4 bis 1,2 g/cm3, insbesondere von 0,4 bis 1,0 g/cm3 aufweisen.Composite materials according to one of claims 1 to 5, characterized in that they have a density in the range from 0.4 to 1.2 g / cm 3 , in particular from 0.4 to 1.0 g / cm 3 . Verbundwerkstoffe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen elastischen Modul im Bereich von 100 bis 200 GPa aufweisen.Composites according to one of claims 1 to 6, characterized in that it has an elastic module in the area have from 100 to 200 GPa. Verbundwerkstoffe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie Festigkeiten im Bereich von 500 bis 1000 MPa aufweisen.Composites according to one of claims 1 to 7, characterized in that they have strengths in the range of 500 to 1000 MPa. Verbundwerkstoffe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 0,1 bis 0,5 W/Km, insbesondere 0,2 bis 0,4 W/Km aufweisen.Composites according to one of claims 1 to 8, characterized in that they have a thermal conductivity in the range of 0.1 up to 0.5 W / km, in particular 0.2 to 0.4 W / km. Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend die Schritte: a) Herstellen einer polymerisierbaren Lösung als Vorläufer des Kunststoffaerogels, b) gegebenenfalls Zugabe eines Polymerisationskatalysators, c1) Herstellen eines im wesentlichen blasenfreien Gemisches oder einer Dispersion der polymerisierbaren Lösung mit anorganischen, insbesondere Glas- und/oder Siliziumcarbidfasern, organischen, insbesondere Polymerfasern und/oder Kohlenstofffasern, c2) alternativ zu c1) im wesentlichen blasenfreies Einlegen der Fasern gemäß c1) c3) alternativ zu c1) oder c2) im wesentlichen blasenfreies Benetzen der Fasern gemäß c1) mit der polymerisierbaren Lösung, d) Herausnehmen aus der Lösung und Trocknen der Fasern, e) gegebenenfalls einfaches oder mehrfaches Wiederholen der Schritte c) und d) bis zur Bildung einer im wesentlichen vollständigen Bedeckung der Oberfläche der Fasern mit einer Schicht der polymerisierbaren Lösung, f) Gelieren der Lösung bei Temperaturen im Bereich von 30 bis 70 °C, insbesondere 40 bis 60 °C unter Luftausschluss und g) Trocknung bei Temperaturen im Bereich von 30 bis 70 °C, insbesondere 40 bis 60 °C sowie gegebenenfalls h) Pyrolyse bei Temperaturen im Bereich von 1000 bis 1200 °C.Process for the production of composite materials according to one of claims 1 to 9, comprising the steps: a) Making a polymerizable solution as a forerunner the plastic airgel, b) optionally adding a polymerization catalyst, c1) Making a substantially bubble-free mixture or Dispersion of the polymerizable solution with inorganic, especially glass and / or silicon carbide fibers, organic, in particular polymer fibers and / or carbon fibers, c2) as an alternative to c1) essentially bubble-free insertion of the fibers according to c1) c3) as an alternative to c1) or c2) essentially bubble-free wetting of the fibers according to c1) the polymerizable solution, d) Take out of the solution and drying the fibers, e) if necessary single or multiple Repeat the steps c) and d) until the formation of an im essential complete Covering the surface the fibers with a layer of the polymerizable solution, f) Gelation of the solution at temperatures in the range of 30 to 70 ° C, in particular 40 to 60 ° C in the absence of air and g) drying at temperatures in the range of 30 to 70 ° C, in particular 40 to 60 ° C and if necessary h) pyrolysis at temperatures in the range from 1000 to 1200 ° C. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei man die Gelierung und/oder die Trocknung im Verlauf von 4 bis 36 Stunden, insbesondere 6 bis 24 Stunden ausführt.Method according to claim 10, wherein the gelation and / or drying in the course of 4 up to 36 hours, especially 6 to 24 hours. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass man die Fasern in einem Volumenanteil von 20 bis 60 % bezogen auf das Gesamtvolumen einsetzt.Method according to claim 10 or 11, characterized in that the fibers in a volume fraction from 20 to 60% based on the total volume. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man die Fasern in Form von Vliesen, Filzen, Fasergeweben und/oder Fasergelegen einsetzt.Procedure according to a of claims 10 to 12, characterized in that the fibers in the form of Nonwovens, felting, fiber fabrics and / or fiber fabrics are used. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass man in einem weiteren Schritt i) die Verbundwerkstoffe teilweise mit einer oder mehreren Beschichtungen versieht.Procedure according to a of claims 10 to 13, characterized in that in a further step i) the composite materials partially with one or more coatings provides. Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Beschichtung aus Metallfolie oder Metallblech dadurch aufbringt, dass man den Verbundwerkstoff und/oder die Metallfolie/das Metallblech mit Epoxidharz und/oder Siliconkautschuk bestreicht, die Metallfolie/das Metallblech auf den Verbundwerkstoff aufklebt und aushärtet.Method according to claim 14, characterized in that a coating of metal foil or metal sheet by applying the composite and / or the metal foil / the metal sheet with epoxy resin and / or Silicone rubber is brushed on the metal foil / sheet glues and hardens the composite. Verwendung der Verbundwerkstoffe aus faserverstärkten Kunststoff- und /oder Kohlenstoffaerogelen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 als Funktionswerkstoff im Flugzeug- und Fahrzeugbau.Use of the composite materials made of fiber-reinforced plastic and / or carbon aero gel according to one of claims 1 to 9 as a functional material in aircraft and vehicle construction.
DE10300979A 2003-01-14 2003-01-14 Ultralight composites, process for their preparation and their use Expired - Fee Related DE10300979B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10300979A DE10300979B4 (en) 2003-01-14 2003-01-14 Ultralight composites, process for their preparation and their use

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10300979A DE10300979B4 (en) 2003-01-14 2003-01-14 Ultralight composites, process for their preparation and their use

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10300979A1 true DE10300979A1 (en) 2004-07-29
DE10300979B4 DE10300979B4 (en) 2007-01-04

Family

ID=32602514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10300979A Expired - Fee Related DE10300979B4 (en) 2003-01-14 2003-01-14 Ultralight composites, process for their preparation and their use

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10300979B4 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004047552A1 (en) * 2004-09-30 2006-04-13 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Strong, light-weight, fiber-reinforced article production, for use e.g. in aircraft construction, by forming aerogel around non-woven or fabric in flexible container, then drying under sub-critical conditions
WO2010083980A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-29 Daimler Ag Composite component having cover layer
WO2010120426A1 (en) * 2009-04-15 2010-10-21 The Boeing Company Metal-coated fabrics for fiber-metal laminates
DE102009033367A1 (en) * 2009-07-16 2011-01-27 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Composite material for heat and sound insulation of buildings, comprises hydrophobic aerogel granules, polymer-aerogel binder such as radio frequency-aerogel binder, glass fiber and/or textile fiber section, and a natural fiber
WO2012062370A1 (en) 2010-11-11 2012-05-18 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Aerogel-aerogel composite material
CN103029403A (en) * 2011-09-30 2013-04-10 深圳光启高等理工研究院 Preparation method of medium base plate and metamaterial
WO2018078512A1 (en) * 2016-10-24 2018-05-03 Blueshift International Materials, Inc. Fiber-reinforced organic polymer aerogel
US20200239319A1 (en) * 2010-08-20 2020-07-30 Aerogel Technologies, Llc Porous nanostructured polyimide networks and methods of manufacture
US10758936B2 (en) 2015-12-08 2020-09-01 The Boeing Company Carbon nanomaterial composite sheet and method for making the same
US11192993B2 (en) 2017-01-26 2021-12-07 Blueshift Materials, Inc. Organic polymer aerogels comprising microstructures
CN117304577A (en) * 2023-10-25 2023-12-29 中裕软管科技股份有限公司 Fiber reinforced aerogel composite material for fluid transport pipeline and preparation method thereof
WO2024001285A1 (en) * 2022-06-30 2024-01-04 歌尔股份有限公司 Intelligent head-mounted device and housing thereof

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19523382A1 (en) * 1995-06-30 1997-01-09 Jochen Prof Dr Fricke Hydrophobic carbon aerogel used as gas diffusion electrode material in polymer electrolyte membrane fuel cells - is reinforced with a non-conductive inorganic fibre and made hydrophobic by silylation
DE19533564A1 (en) * 1995-09-11 1997-03-13 Hoechst Ag Fibrous airgel composite material
DE19721600A1 (en) * 1997-05-23 1998-11-26 Hoechst Ag Gel materials comprising interpenetrating organic and inorganic networks
DE19751297A1 (en) * 1997-11-19 1999-05-20 Siemens Ag Carbon gas diffusion electrode for batteries and fuel cells
US5932185A (en) * 1993-08-23 1999-08-03 The Regents Of The University Of California Method for making thin carbon foam electrodes
US5945084A (en) * 1997-07-05 1999-08-31 Ocellus, Inc. Low density open cell organic foams, low density open cell carbon foams, and methods for preparing same
DE10126865A1 (en) * 2001-06-01 2002-12-12 Neue Materialien Wuerzburg Gmb Porous carbon element for use in thermal insulation, anti-adhesive or anti-reflection coatings or as electrically-conductive material has a ceramic-like oxidation-protection coating

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU7720596A (en) * 1995-11-09 1997-05-29 Aspen Systems, Inc. Flexible aerogel superinsulation and its manufacture
US20020061396A1 (en) * 1997-11-17 2002-05-23 Susan M White Aerogel loaded tile composite material

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5932185A (en) * 1993-08-23 1999-08-03 The Regents Of The University Of California Method for making thin carbon foam electrodes
DE19523382A1 (en) * 1995-06-30 1997-01-09 Jochen Prof Dr Fricke Hydrophobic carbon aerogel used as gas diffusion electrode material in polymer electrolyte membrane fuel cells - is reinforced with a non-conductive inorganic fibre and made hydrophobic by silylation
DE19533564A1 (en) * 1995-09-11 1997-03-13 Hoechst Ag Fibrous airgel composite material
DE19721600A1 (en) * 1997-05-23 1998-11-26 Hoechst Ag Gel materials comprising interpenetrating organic and inorganic networks
US5945084A (en) * 1997-07-05 1999-08-31 Ocellus, Inc. Low density open cell organic foams, low density open cell carbon foams, and methods for preparing same
DE19751297A1 (en) * 1997-11-19 1999-05-20 Siemens Ag Carbon gas diffusion electrode for batteries and fuel cells
DE10126865A1 (en) * 2001-06-01 2002-12-12 Neue Materialien Wuerzburg Gmb Porous carbon element for use in thermal insulation, anti-adhesive or anti-reflection coatings or as electrically-conductive material has a ceramic-like oxidation-protection coating

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Gächter, R., Müller, H (ed.): Taschenbuch der Kunststoff-Additive, 3. Aufl., München: Carl Hanser Verlag, 1989, S. 552-554 *
Michaeli, W., Wegener, M.: Einführung in die Technologie der Faserverbundstoffe. München: Hanser Verlag, 1989, S. 15-16,19 *

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004047552B4 (en) * 2004-09-30 2006-12-21 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Production of airgel composite materials
DE102004047552A1 (en) * 2004-09-30 2006-04-13 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Strong, light-weight, fiber-reinforced article production, for use e.g. in aircraft construction, by forming aerogel around non-woven or fabric in flexible container, then drying under sub-critical conditions
WO2010083980A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-29 Daimler Ag Composite component having cover layer
WO2010120426A1 (en) * 2009-04-15 2010-10-21 The Boeing Company Metal-coated fabrics for fiber-metal laminates
US11407199B2 (en) 2009-04-15 2022-08-09 The Boeing Company Metal-coated fabrics for fiber-metal laminates
DE102009033367B4 (en) * 2009-07-16 2016-03-24 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Process for the preparation of an airgel-airgel composite
DE102009033367A1 (en) * 2009-07-16 2011-01-27 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Composite material for heat and sound insulation of buildings, comprises hydrophobic aerogel granules, polymer-aerogel binder such as radio frequency-aerogel binder, glass fiber and/or textile fiber section, and a natural fiber
US20200239319A1 (en) * 2010-08-20 2020-07-30 Aerogel Technologies, Llc Porous nanostructured polyimide networks and methods of manufacture
WO2012062370A1 (en) 2010-11-11 2012-05-18 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Aerogel-aerogel composite material
CN103029403B (en) * 2011-09-30 2016-04-06 深圳光启高等理工研究院 Meta Materials and preparation method thereof
CN103029403A (en) * 2011-09-30 2013-04-10 深圳光启高等理工研究院 Preparation method of medium base plate and metamaterial
US10758936B2 (en) 2015-12-08 2020-09-01 The Boeing Company Carbon nanomaterial composite sheet and method for making the same
WO2018078512A1 (en) * 2016-10-24 2018-05-03 Blueshift International Materials, Inc. Fiber-reinforced organic polymer aerogel
US10836880B2 (en) 2016-10-24 2020-11-17 Blueshift Materials, Inc. Fiber-reinforced organic polymer aerogel
US11345792B2 (en) 2016-10-24 2022-05-31 Blueshift Materials, Inc. Fiber-reinforced organic polymer aerogel
US11192993B2 (en) 2017-01-26 2021-12-07 Blueshift Materials, Inc. Organic polymer aerogels comprising microstructures
US11814497B2 (en) 2017-01-26 2023-11-14 Blueshift Materials, Inc. Organic polymer aerogels comprising microstructures
WO2024001285A1 (en) * 2022-06-30 2024-01-04 歌尔股份有限公司 Intelligent head-mounted device and housing thereof
CN117304577A (en) * 2023-10-25 2023-12-29 中裕软管科技股份有限公司 Fiber reinforced aerogel composite material for fluid transport pipeline and preparation method thereof
CN117304577B (en) * 2023-10-25 2024-04-09 中裕软管科技股份有限公司 Fiber reinforced aerogel composite material for fluid transport pipeline and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
DE10300979B4 (en) 2007-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10300979B4 (en) Ultralight composites, process for their preparation and their use
DE69839091T2 (en) Core material for closed molding systems
DE60013018T2 (en) Tissue and composite having improved resistance to core compression for fiber reinforced composites
DE10318514B3 (en) Multiple layer ceramic composite material used as a heat-resistant electromagnetic window comprises an oxidic carbon-free fiber-reinforced ceramic layer, and a layer made from a thermal insulating layer consisting of a pure oxidic foam
EP2519479B1 (en) Layered composite material for use in a redox flow battery
CH632408A5 (en) Reinforcing, filling or HOLD MATERIAL FOR USE IN DENTAL TECHNOLOGY.
EP0827942B1 (en) Method of joining permanently at least two structural members into one shaped body
EP1032951B1 (en) Gas diffusion electrodes and the production thereof
WO2011110669A1 (en) Concrete sleeper and method for the production thereof
DE102014218931A1 (en) Sandwich structure with an airgel-containing core material
EP3467008A1 (en) Polysaccharide aerogel reinforced plastics
CN112500683B (en) Method for improving performance of jute epoxy resin composite material by modifying through alkali-ultrasonic sol-gel method
DE102010033379B4 (en) Mechanically stable, nanoporous moldings, processes for their production and their use
WO2010078895A1 (en) Open pore mold and method for producing the same
WO2002068184A1 (en) Water-repellent and vapor-permeable multilayer material for outdoor applications
EP3541614A1 (en) Core member made of a composite plastic material, and method for the production thereof
EP0109489B1 (en) Process for preparing phenolic resin foam reinforced with glass fibres
EP0083435A2 (en) Moulded body with a pressure-moulded polyester-impregnated fibrous sheet of coconut, cotton or jute and method for its production
EP1236566B1 (en) Water-repellent and vapour permeable multilayer composite sheet for exterior use
DE102018123946A1 (en) Process for producing a carbon-ceramic molded body
EP3504046A1 (en) Fiber-reinforced foam material
DE3721664C2 (en)
DE102011018171A1 (en) Gradual hydrophilization of aerogel particles, to produce partially hydrophilic aerogel particles, which are useful to produce composite material, comprises subjecting all sides of hydrophobic aerogel particles to a heat treatment
DE102019219594A1 (en) Sheet material, sandwich material, electrochemical storage unit and method for producing a sheet material
DE102004047552B4 (en) Production of airgel composite materials

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V.

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V.

8364 No opposition during term of opposition
R084 Declaration of willingness to licence
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee