Qualitätssicherung

AFM investigations of structure and mechanical properties of cracks in carbon black filled and unfilled rubbers

8.Oktober 2013 -

Atomic force microscopy (AFM) in the nanomechnical mapping regime was applied to study the structural peculiarities of overstressed regions observed in notched pre-stretched samples of filled and unfilled elastomers. Fibrils (strands) originating from the surface of cracks are examined at the scale of individual carbon black aggregates. The formation of strands is related to the rupture processes on the surface of the overstressed matrix and to the stretching of polymer in the gaps between the initially adjacent aggregates. Properties of fibrils like their adhesion to an AFM tip or their elastic modulus are found to be different from the surrounding matrix. The observed changes in the material properties can be attributed both to the orientation of polymers and, in case of a natural rubber (NR), to the process of crystallization.

Untersuchungen von Struktur und mechanischen Eigenschaften von Rissen in rußgefülltenund ungefüllten Elastomeren mittels Rasterkraftmikroskopie

Rasterkraftmikroskopie (atomic force microscopy (AFM)) wurde benutzt, um die spezielle Struktur hochgedehnter Bereiche in gekerbten vorgedehnten Proben gefüllter und ungefüllter Elastomere zu untersuchen. Fibrillen, die an der Oberfläche von Rissen entstehen, wurden auf der Größenskala einzelner Rußaggregate untersucht. Die Bildung solcher Fibrillen steht in Verbindung mit den Bruchvorgängen an der Oberfläche der überdehnten Matrixgebiete und der Dehnung des Polymers in den Lücken zwischen den ursprünglich benachbarten Aggregaten. Die Eigenschaften der Fibrillen (wie z. B. deren Adhäsionskraft zur AFM-Spitze und der Elastizitätsmodul) sind unterschiedlich zu den Eigenschaften der sie umgebenden Matrix. Die beobachteten Änderungen in den Materialeigenschaften können sowohl Umorientierungen der Moleküle als auch Kristallisationsprozessen (im Falle von Naturkautschuk) zugeschrieben werden.

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