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20. Dezember 2013

Wie schwarz ist CFK?

Ausgehend von Literaturwerten für den komplexen Brechungsindex von Graphit und der Annahme, dass Karbonfasern oberflächennah aus konzentrischen angeordneten Graphitschichten bestehen, hat Christian Freitag (IFSW) mittels Raytracing den polarisations- und wellenlängen-abhängigen Einkoppelgrad von Laserstrahlung an Karbonfasern, Karbonfasergelegen und CFK berechnet. Für Gelege ohne Matrix weist der Einkoppelgrad im Wellenlängenbereich zwischen 355 nm und 532 nm ein lokales Maximum auf, mit einem Wert von 82% bei einer Polarisation senkrecht zu den Faserachsen (ca. 78% bei Polarisation parallel zu den Fasern). Bis zu der Wellenlänge von 10,6 µm fällt der Einkoppelgrad auf unter 50% ab. Bei vorhandener Matrix ist die Wellenlängenabhängigkeit des Einkoppelgrads in CFK weniger ausgeprägt. Im Wellenlängenbereich von 600 nm bis 1100 nm beträgt er um die 80% mit einem leichten Anstieg für Wellenlängen zwischen 450 nm bis 600 nm.

Näheres zum benutzten Modell und den Ergebnissen sind in Christian Freitag et al. „Polarization dependence of laser interaction with carbon fibers and CFRP”, Optics Express 22 (2), 1474-1479 (15. January 2014) veröffentlicht.

Ansprechpartner: Dr. Rudolf Weber

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