Bestimmung der thermophysikalische Eigenschaften PCM-dotierter Zementleime

Experimentellen- und theoretischen Untersuchungen/Simulation auf der Mikro/Mesoebene

Masterarbeit

Themenbeschreibung:

In den letzten Jahrzehnten ist die Verwendung von intelligenten Materialien, wie z. B. Phase Change Materials (PCM), als Additiv in zementhaltigen Baustoffen, zu einer immer attraktiveren Lösung für die Energiespeicherung und für eine bessere thermische Behaglichkeit in modernen Gebäuden geworden.

Zur effektiven Energiespeicherung mittels PCM ist eine langfristig reproduzierbare Lade/Entladeprozess der PCM Partikeln in dem Baustoff erforderlich. Dies setzt einerseits die Anwendung wärmeleitfähiger PCM-Komposite voraus, um einen effektiven Wärmetransport zu den PCM Partikeln zu ermöglichen. Anderseits spielen die thermischen Eigenschaften der PCM, wie Wärmeübertragungsrate und das Ausmaß eines Phasenänderungsprozesses eine Rolle. In diesem Zusammenhang ist die Wärmeleitfähigkeit der PCM nahe dem Schmelz- und Kristallisationspunkt eine entscheidende thermo-physikalische Eigenschaft für die Einsetzbarkeit der Materialien in einer technischen Anwendung.

Aufgabenstellung:

In dieser Arbeit soll eine Reihe verschiedener PCM-dotierter Zementleime und daraus hochporöse zementäre Schäume hergestellt und untersucht werden, um das thermische Verhalten und vor allem die Wärmeleitfähigkeit von einzelnen Stoffen zu charakterisieren. Experimentell wird dies anhand der DSC-Methode (Dynamische Differenzkalorimeter), Hot Disc-Methode (basiert auf der Transient Plane Source-Methode) und einem Wärmeflussmesser HFM erfolgen. Dazu wird versucht mit Hilfe eines virtuellen 3D- Modells PCM-Zementleim-Mikrostrukturen zu erzeugen, um die thermischen Materialeigenschaft der zuvor erzeugten Kompositen zu simulieren.

Bestimmung der thermische Eigenschaften PCM- dotierter Zementleime