Bündelbindungen

Bündelbindungen bezeichnet in der Materialwissenschaft und verwandten Disziplinen die Wechselwirkungen, durch die die Filamente oder Fasern innerhalb eines Bündels zusammengehalten werden. Sie bestimmen die mechanischen Eigenschaften eines Bündels, wie Festigkeit, Steifigkeit und Versagensverhalten. Bündelbindungen treten in technischen Anwendungen auf, etwa in Textilfasern, Faserverbundwerkstoffen, Polymer- oder Biopolymerbündeln, aber auch in biologischen Geweben wie Kollagen- oder Muskelfasern.

Die Bindungen können physikalisch oder chemisch sein. Physikalische Bündelbindungen umfassen van-der-Waals-Kräfte, Feuchte- oder Kapillarkräfte, Reibung und mechanische Verflechtung oder Verankerung. Chemische Bündelbindungen ergeben sich durch Wasserstoffbrücken, kovalente Vernetzungen oder Ionenbindungen sowie durch adhäsive oder chemische Verknüpfungen an Oberflächen. Mechanisches Verhaken durch Verdrehung, Entanglement oder Mikrofalten trägt ebenfalls zur Bündelbindung bei.

Die Charakterisierung erfolgt durch mechanische Tests wie Zug-, Reiß- oder Scherprüfungen, Messung der Biege- oder Scherversagen sowie durch Mikro- oder Röntgentechnik zur Untersuchung der Interaktion an den Grenzflächen. Eigenschaften hängen von Material, Bündelgeometrie, Oberfläche und Umweltbedingungen ab, wie Temperatur, Feuchtigkeit und chemische Umgebung.

Anwendungen umfassen die Verbesserung der Festigkeit von Textil- und Verbundwerkstoffen, die Steuerung von Reib- und Verschleißverhalten in Fasersystemen sowie die Gestaltung biokompatibler Gewebe. In der Forschung werden Bündelbindungen untersucht, um das Verhalten von Nanobündeln, etwa Kohlenstoff-Nanoröhren-Bündeln, zu verstehen. Terminologisch dient der Begriff als Überbegriff; in Fachtexten finden sich spezifischere Bezeichnungen wie Interfilament-Verbund, Interfaserkohäsion oder Bündelvernetzung.