File:Bachelorarbeit Hassel 2012.pdf

Das Fluktuations-Dissipations-Theorem (FDT) verbindet ganz allgemein die mikroskopischen Fluktuationen innerhalb einer Probe mit einer makroskopischen Antwortfunktion, die mittels eines Permittivitätsexperimentes bestimmt werden kann. Wesentliche Voraussetzung für die strenge Gültigkeit des FDTs hierbei ist, dass sich die Probe im thermodynamischen Gleichgewicht befindet. Diese Arbeit untersucht die Gültigkeit des FDTs experimentell während der Polymerisation des Epoxidharzes DGEBA. Dabei befindet sich die Probe zwar bei konstanter Temperatur, aber im chemischen Ungleichgewicht. Zum Einsatz kommen die Härter n-Butylamin und Ethylendiamin. Die typischen Polymerisationszeiten liegen zwischen wenigen Stunden und etwa einem Tag bei Temperaturen zwischen 293K und 303K. Die geeignete Wahl der Probentemperatur ermöglicht eine Einstellung der gewünschten Zeitskala der Polymerisation. Das Harz-Härter-System durchläuft während der Polymerisation einen chemisch getriebenen Glasübergang. Im Experiment werden das dielektrische Polarisationsrauschen und die dielektrische Permittivität unabhängig voneinander gemessen. Die Probe befindet sich in einem thermisch stabilisierten Plattenkondensator. Beide Messgrößen zusammen erlauben eine Überprüfung des FDTs während der Polymerisation in einem Frequenzbereich zwischen wenigen Hertz und 10 kHz. Die Rauschtemperatur weicht von der Badtemperatur für jeden Einzelmesspunkt maximal um etwa 10% ab. Die gemittelte Rauschtemperatur - hierbei wurde über alle Einzelmesspunkte gemittelt - hat eine Standardabweichung von 1 bis 2 Prozent. Somit ist das FDT im betrachteten Frequenzbereich mit einer Unsicherheit von wenigen Prozent gültig.