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Studien-/ Abschlussarbeit

Untersuchung der Funktionsintegration ionisch leitender Polymerwerkstoffe zur Realisierung eines lasttragenden Energiespeichers

Beginn

ab sofort

Dauer

6 Monate

Beschäftigungsgrad

Vollzeit

"Spitzenforschung braucht auf allen Ebenen exzellente Köpfe - besonders noch mehr weibliche! Starten Sie bei uns, wir freuen uns auf Ihre Bewerbung" Ihre Prof. Dr. Pascale Ehrenfreund - Vorsitzende des Vorstands

Ihre Mission:

Die Abteilung „Multifunktionswerkstoffe“ konzentriert sich auf die Entwicklung, Charakterisierung und Qualifizierung von Faserverbundwerkstoffen mit überlegenen Eigenschaften und neuen Funktionalitäten. Beispielsweise werden durch die Funktionalisierung von Harzen mit Elektrolyten ionische Leitfähigkeiten geschaffen, um darauf basierende Energiespeicher aufbauen zu können. Die Abteilung betreibt Anlagen zur statischen und dynamischen Prüfung von Werkstoffen und Strukturen. In Verbindung mit einer umfangreich ausgestatteten Thermoanalyse sowie den Kompetenzen in der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung können neue Werkstoffsysteme, vom Halbzeug bis zum Coupon und darüber hinaus bewertet werden. Zur Integration elektrischer Energiespeicher in Faserverbundwerkstoffe werden zurzeit ionisch leitende Polymerwerkstoffe erforscht. Hierbei liegt der Fokus auf der Kombination dieser Werkstoffe mit Faserverbundhalbzeugen.

In dieser Arbeit sollen Methoden zur Integration eines elektrischen Energiespeichers in einen Faserverbundwerkstoff untersucht werden. Hierzu soll zu Beginn ein vorhandener Polymerelektrolyt mechanisch in Zugprüfungen charakterisiert werden, um dessen Eigenschaften wie z. B. den E-Modul und die Zugfestigkeit zu erfassen. Da eine Temperaturabhängigkeit der elektrischen Performance zu erwarten ist, müssen die Prüfungen sowohl bei Raumtemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen durchgeführt werden. Um einen möglichen Einfluss der elektrochemischen Modifizierung auf die mechanischen Eigenschaften zu erfassen, ist auch das nichtmodifizierte Ausgangspolymer mechanisch zu charakterisieren. Mit den gewonnenen experimentellen Ergebnissen sowie den Materialdaten der Elektroden- und Fasermaterialien kann im nächsten Schritt eine analytische Abschätzung der elektrischen und mechanischen Eigenschaften des zusammengesetzten Verbundwerkstoffs erfolgen. Anschließend soll nach Auswahl eines geeigneten Fertigungsprozesses der energiespeichernde Faserverbundwerkstoff hergestellt werden. Wie für die Konstituenten durchgeführt, soll auch der Verbund elektrisch und mechanisch charakterisiert werden. Die Versuche sind ebenfalls mit elektrisch nichtmodifizierten Referenzproben durchzuführen. Gewonnene Ergebnisse sind mit Bezug auf die rechnerischen Daten zu diskutieren. Abhängig von den Erkenntnissen der Versuche am unverstärkten Matrixsystem, kann auch die Temperaturabhängigkeit der Eigenschaften des Verbundes untersucht werden. Ein zentraler Untersuchungsaspekt ist die Klärung der Frage, inwiefern thermische und mechanische Belastungen Einfluss auf die elektrische Performance wie z.B. die speicherbare elektrische Energiemenge haben.

Basierend auf der arbeitsbegleitend zu führenden Dokumentation, ist abschließend eine wissenschaftliche Ausarbeitung anzufertigen. Die Arbeit findet in Kooperation mit dem Institut für Partikeltechnik in Braunschweig statt.

Aufgaben:

  • Literaturrecherche zu ionisch leitenden Polymeren, Superkondensatoren, Batterien und (falls erforderlich) Einarbeitung in die Mechanik der faserverstärkten Kunststoffe
  • zeitliche Strukturierung der geplanten Arbeiten, Erstellung eines Projektplans
  • Herstellung von Reinharz- und Festkörperelektrolytprobekörpern, Charakterisierung der elektrischen und mechanischen Eigenschaften sowie deren Temperaturabhängigkeiten
  • analytische Berechnung der zu erwartenden elastischen und elektrischen Eigenschaften des Verbunds
  • Aufbau, Fertigung und experimentelle Charakterisierung eines herkömmlichen und eines energiespeichernden Verbundwerkstoffs
  • Versuchsauswertung, Diskussion aller Ergebnisse und Anfertigung einer wissenschaftlichen Ausarbeitung

Ihre Qualifikation:

  • abgeschlossenes Grundstudium der Verfahrenstechnik, der Kunststofftechnik, des Maschinenbaus, der Luft- und Raumfahrttechnik oder vergleichbarer Studiengänge
  • Hintergrundwissen zu Faserverbundwerkstoffen
  • Interesse an praktischen Arbeiten, experimentellen Versuchen sowie deren Vorbereitung und Durchführung
  • Motivation und Eigeninitiative
  • Englischkenntnisse (Lesen von Fachliteratur)

Ihr Start:

Freuen Sie sich auf einen Arbeitgeber, der Ihr Engagement zu schätzen weiß und Ihre Entwicklung durch vielfältige Qualifizierungs- und Weiterbildungsmöglichkeiten fördert. Unser einzigartiges Arbeitsumfeld bietet Ihnen Gestaltungsfreiräume und eine unvergleichbare Infrastruktur, in der Sie Ihre Mission verwirklichen können. Vereinbarkeit von Privatleben, Familie und Beruf sowie Chancengleichheit von Frauen und Männern sind wichtiger Bestandteil unserer Personalpolitik. Schwerbehinderte Bewerberinnen und Bewerber bevorzugen wir bei fachlicher Eignung.

Fachliche/r Ansprechpartner/in

Jan Petersen
Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik

Tel.: +49 531 295-2305

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