Stoffdatenlabor mit Schwerpunkt Energie- und Stoffumwandlungen

Das IEVB ist mit modernsten Versuchs- und Messapparaturen im Bereich Stoffdatenanalyse und der Untersuchung von Stoff- und Energieumwandlungen in Materialien ausgestattet. Ein besonderer Fokus liegt auf der Untersuchung von Struktur-Eigenschafts-Prozesszusammenhängen. Die Laborinfrastruktur ist in drei Schwerpunkte eingeteilt:

• Molekulare Charaktersierung und Fraktionierung von Polymeren sowie die Herstellung des Zusammenhangs zwischen thermischen, kalorischen und rheologischen Eigenschaften mit der molekularen Polymerstruktur unter Einfluss verschiedener Prozessbedingungen. Dazu steht ein eigenes Forschungsgroßgerät "Integrierte Polymer-Fraktionier- und Analyse-Plattform (i-PFAP) zur Verfügung. Dieser Schwerpunkt ist insbesondere für die Entwicklung neuer recyclinggerechter molekularer Composites und für die Entwicklung neuer Konzepte für physikalisches Kunststoffrecycling von Bedeutung. 
• Untersuchung von Stoff- und Energieumwandlungen unter extremen Bedingungen (Hochdruck und Hochtemperatur). Neben Gas-Polymersystemen werden auch in metallischen und mineralischen Composites bei hohen Temperaturen (bis 2000 °C) und hohen Drücken (bis 1000 bar) Energieumwandlungsprozesse untersucht. Die hierbei gewonnen Stoffdaten werden in der Modellentwicklung und im Bereich der Simulation zur Kalibrierung und Validierung genutzt und haben Bedeutung u.a. in Bereich "Engineering of Artificial Minerals" und in der Entwicklung neuer nachhaltiger thermischer Energiespeicher. In diesem Labor werden auch Brennstoffcharakterisierungen insbesondere von defossilisierten Brennstoffen sowie Ersatzbrennstoffen untersucht.
• Messung von Phasengleichgewichten (LLE, VLE, SLE) von niedermolekularen Substanzen und Polymer-Lösemittelsystemen inkl. entsprechende Analyse der Zusammensetzung mit GC und MS bis 250 °C.

Integrierte Polymer- Fraktionier- und Analyse- Plattform (i-PFAP)

DFG Großgerät
Verantwortlicher Wissenschaftler: M. Fischlschweiger
Mitnutzende Forschungsgruppen an der TU Clausthal: Valerian Hirschberg, Sabine Beuermann (Technische Chemie), Jens Bremer, Thomas Turek (Institut für Chemische Verfahrenstechnik), Leif Steuernagel (Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik)

Polymere und Polymermatrix-Verbundwerkstoffe sind Schlüsselmaterialien für zahlreiche aktuelle und zukünftige Anwendungen. Ihr Potenzial für innovative Fertigungsmethoden und neue Produktdesigns ist enorm. Gleichzeitig handelt es sich um komplexe multikomponentige Systeme, deren makroskopische Eigenschaften direkt durch die molekulare Struktur der Polymere bestimmt werden. Um diese Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zu verstehen und für die Materialentwicklung gezielt nutzbar zu machen, sind präzise experimentelle Daten und prädiktive Modelle unerlässlich.

Die i-PFAP ermöglicht eine umfassende experimentelle Untersuchung des Zusammenhangs zwischen molekularer Struktur und dem thermodynamischen sowie rheologischen Verhalten von Polymeren. Diese Informationen können direkt für die Entwicklung ganzheitlicher Modelle, die eine qualitative und quantitative Vorhersage relevanter Materialeigenschaften erlauben, eingesetzt werden.

Mit ihrer integrierten Kombination aus Cross-Fractionation Chromatography (CFC), präparativer Fraktionierung im Pilotmaßstab (PrepC20), Scherrheologie und Dehnrheologie, sowie Hochtemperatur- und Hochdruckkalorimetrie bietet die i-PFAP eine einzigartige Plattform zur Bearbeitung grundlegender und anwendungsnaher Fragestellungen der Polymercharakterisierung und Polymerthermodynamik. Damit unterstützt sie die Entwicklung neuer Materialien, verbessert Recyclingstrategien und leistet einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Kreislaufwirtschaft.

Bei Interesse an Analysen wenden Sie sich bitte direkt an Thore Pohl sowie zur Nutzungskoordination an Fr. Anna-Kai Keller.