Detailseite
Projekt
Multi-Skalen-Ansatz für die Vorhersage elektrischer Eigenschaften Kohlenstoffnanoröhren-verstärkter Polymere
Fachliche Zuordnung
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Förderung
Förderung von 2012 bis 2016
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 222251336
Das Projektziel besteht in der Entwicklung und Anwendung eines Multi-Skalen-Simulationsansatzes für vorhersagesichere Berechnungen elektrischer Transporteigenschaften in Kohlenstoffnanoröhrenverstärkten Polymeren (CNRP), welcher Landungstransport-Mechanismen auf atomarer Skala sowie realistische Morphologien und Verteilungen der Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) auf mikroskopischer Skala berücksichtigt. Auf atomarer Skala wird der Ladungstransport in CNT/Polymer/CNT-Kontakten unter realen Mikrostrukturbedingungen betrachtet. In einer Kombination klassischer Molekulardynamik( MD)-Simulationen mit der quantenmechanischen Beschreibung der zugehörigen Elektronenstruktur werden quantitative elektronische Transportdaten entlang der MD-Trajektorien berechnet. Die Transportdaten werden durch Anwendung von coarse-grained Hopping-Modellen und Nichtgleichgewichts- Greens-Funktions(NEGF)-Methoden ermittelt. Inputdaten typischer Ausrichtungen und Abstandsverteilungen der CNTs in realistischen Mikrostrukturen werden in Mikroskala-Simulationen erhalten und die resultierenden Kontakte klassischen atomistischen MD-Simulationen unterworfen, um relevante CNT/Polymer/CNT-Kontakte für die Elektronenstruktur- und elektrischen Transport- Rechnungen zu äquilibrieren. Auf der mikroskopischen Skala werden repräsentative Volumenelemente bezüglich des Perkolationsverhaltens analysiert unter Variation des Gewichtsanteils, Dispersionsgrades, der Ausrichtung und Tortuosität der CNTs. Basierend auf den atomistisch bestimmten Kontaktwiderständen und Tunnelreichweiten werden elektrische Leitfähigkeiten realistischer Mikrostrukturen mittels Finite Elemente Methode (FEM) berechnet.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
