Die Mischung macht's: Julian Rech promovierte über die Entwicklung besonders haltbarer Kunststoff-Verbundwerkstoffe

Julian Rech hat am Freitag, den 22. August 2025 seine Promotion an der Faculty of Technology der Tomas Bata Universität in Zlín (Tschechische Republik) erfolgreich verteidigt. Das Thema seiner Dissertation: “Reinforcing mechanisms of polymer matrix composites: evaluation and modeling of matrix/dispersed phase interrelationship“.

Rech ist ein echtes Eigengewächs der H-BRS: Als ehemaliger Student im Fach „Chemie mit Materialwissenschaften“ ist er seit einigen Jahren wissenschaftlicher Mitarbeiter des Fachbereichs Angewandte Naturwissenschaften und Mitglied der Arbeitsgruppe Polymere (unter Leitung von Prof. Mandy Gieler-Großgarten und Prof. Johannes Steinhaus, ehemals Prof. Bernhard Möginger).

 Betreut wurde Julian Rech von Prof. Bernhard Möginger (H-BRS) und Prof. Berenika Hausnerová am Centre of Polymer Systems der TBU. Nach Johannes Steinhaus, Thomas Haenel, Esther Ramakers-van Dorp sowie Michael Meurer, ist Julian nun der fünfte Wissenschaftler der H-BRS, der erfolgreich an der TBU in Zlin promoviert wurde.

Der frischgebackene Doktor über seine Promotion und seine weiteren Pläne:

Wenn Sie es einem Fachfremden in 3-5 Sätzen erklären sollten: Worum ging es in Ihrer Promotion? Was waren die Hauptergebnisse?

Das Thema der Promotion befasst sich mit Kunststoff-Verbundwerkstoffen, also Materialien, bei denen Kunststoffe mit kleinen Partikeln oder Fasern vermischt werden, um sie stabiler und vielseitiger zu machen. Die Arbeit untersucht vor allem, wie gut sich Kunststoff und Füllstoff miteinander verbinden – denn die sogenannte Adhäsion in der Grenzfläche zwischen Kunststoffmatrix und Füllstoff entscheidet über mechanische Eigenschaften und somit über die Anwendbarkeit bzw. Haltbarkeit. Dafür wurden bestehende mathematische Materialmodelle neu interpretiert und mit Experimenten überprüft, um das Verhalten solcher Materialien besser vorhersagen zu können. Fokus lag hierbei auf den elastischen sowie viskoelastischen (zeitabhängigen) Materialeigenschaften. Ziel war es, eine Methodik zu entwickeln, um Werkstoffe schneller, zuverlässiger und kostengünstiger für technische Anwendungen entwickeln zu können.

Was waren die Hauptergebnisse?

Adhäsion spielt eine Schlüsselrolle
Wie gut sich Kunststoffmatrix und Füllstoff verbinden, bestimmt die mechanischen Eigenschaften. Dafür wurde ein „Adhäsionskoeffizient“ eingeführt, der je nach Materialkombination stark schwankt (z. B. höher bei polaren Kunststoffen wie PA66/PBT, niedriger bei unpolaren wie PE/PP) und somit eine Anpassung ermöglicht.

Neues Modell zur Vorhersage
Das weiterentwickelte „Elementary Volume Concept“ erlaubt es, die Steifigkeit und auch das zeitabhängige Kriechverhalten von Verbundwerkstoffen vorherzusagen – unter Berücksichtigung von Füllstoffanteil, Ausrichtung und Adhäsion.

Grenzen der Vorhersage
Die Modelle funktionieren gut bis etwa 20 vol-% Füllstoffgehalt. Bei faserverstärkten Kunststoffen musste zusätzlich die Faserorientierung einbezogen werden; ansonsten werden die Werte unterschätzt.

Experimentelle Bestätigung
Verschiedene Testmethoden wurden verglichen. Besonders die Impulse Excitation Technique (IET) erwies sich als schnelle, zuverlässige und zerstörungsfreie Methode zur Bestimmung der elastischen Eigenschaften, mit guter Übereinstimmung zu klassischen Tests.

Wie sind Ihre beruflichen Pläne für die nähere Zukunft?

Ich bleibe der Hochschule auch weiterhin erhalten, dabei steht die Lehre besonders im Fokus, werde aber auch in Forschung sowie Industriedienstleistungen weiterhin die Stellung halten😊.