fiberstrukturen

Fiberstrukturen bezeichnet die innere Anordnung von Fasern oder faserartigen Materialien. Sie umfasst Morphologie, Feinstruktur und Orientierung der Molekül- oder Faserbausteine und bestimmt wesentliche Eigenschaften wie Festigkeit, Steifigkeit, Wärmebeständigkeit, Porosität und Transportverhalten. Fiberstrukturen treten in natürlichen Fasern, synthetischen Polymerfasern sowie in glas- oder kohlenstofffaserverstärkten Verbundwerkstoffen auf und variieren je nach Herstellungsprozess und Einsatzgebiet.

Die innere Struktur lässt sich grob in drei Aspekte gliedern: (1) Fasergeometrie und Querschnittform, (2) mikrostrukturelle Aufbau, etwa glasige oder kristalline Bereiche in polymeren Fasern sowie deren Orientierung, und (3) Porosität und Imprägnation oder Verwachsung in Verbundstoffen. Der Anteil kristalliner Phasen, die Orientierung der Polymerketten und die Oberflächenbeschaffenheit beeinflussen mechanische Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Modul und Bruchdehnung sowie thermische Eigenschaften.

Zur Charakterisierung dienen Mikroskopie (optisch, elektronisch), Röntgendiffraktion zur Bestimmung von Kristallphasen und Orientierung, Differential-Scanning-Kalorimetrie (DSC) zur Bestimmung von Schmelz- und Wärmeverhalten sowie mechanische Zug- oder Biegetests. Zusätzlich liefern spektroskopische Methoden Einblicke in chemische Strukturen und Oberflächen.

Anwendungen liegen in der Textilindustrie, in faserverstärkten Verbundwerkstoffen (z. B. Carbon- und Glasfasern), in Filtrationsmembranen und in der Biomedizin für Gewebegerüste. Der Herstellungsprozess, etwa Spinnen, Ziehen, Wärmebehandlungen oder Oberflächenbehandlungen, steuert die Fiberstrukturen maßgeblich und damit die Endleistung des Materials.