Gerichtet erstarrte Schichtstrukturen mit hierarchischem Aufbau

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Das natürliche Perlmutt ist ein Kompositmaterial aus einer keramischen und einer polymeren Komponente. Aufgrund des mikroskopischen Aufbaus ist das Materialverhalten von Perlmutt angepasst an hohe Belastungen und übersteigt das der einzelnen Komponenten. Es gibt Bestrebungen den mikroskopischen Aufbau des Perlmutts mit technischen Werkstoffen nachzubilden und somit die verbesserten Materialeigenschaften des Komposits für technische Anwendungen zu verwenden. In dieser Dissertation wurden, mit Hilfe der gerichteten Erstarrung, Strukturen hergestellt, die den Aufbau des Perlmutts nachahmen. Hierzu wurden keramische, plättchenförmige Partikel aus Aluminiumoxid in einer wässrigen Lösung aus Chitosan gerichtet erstarrt. Nach dem Entfernen des gefrorenen Wassers bleibt eine poröse Schichtstruktur zurück, die mit Polymethylmethacrylat befüllt wird. Dieses Material besitzt eine ähnliche Schichtstruktur wie natürliches Perlmutt. Zur mechanischen Charakterisierung dieses Materials wurden die Druckfestigkeit, Elastizitätsmodul, Biegefestigkeit, Bruchfestigkeit und Bruchzähigkeit untersucht. Die mechanischen Eigenschaften ähneln denen von natürlichem Knochen, so dass eine Anwendung als Implantatmaterial erwogen werden könnte.