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2013|14 Jahresbericht Fraunhofer IGB

4 8 KOMPETENZEN GRENZFLÄCHENTECHNOLOGIE UND MATERIALWISSENSCHAFT Grenzflächen spielen eine tragende Rolle in vielen technischen Bereichen wie beispielsweise im Automobilbau, bei techni- schen Textilien oder in der Medizintechnik. Für viele Werk- stoffoberflächen sind ganz andere Eigenschaften gefordert als sie das Material im Volumen besitzt. Neben diesen Werk- stoffoberflächen gewinnen zunehmend innere Grenzflächen in Verbundmaterialien an Bedeutung. Dies betrifft sowohl Membranen für die Trenntechnik als auch Materialien für die Energietechnik, beispielsweise Separatoren in Brennstoffzel- len oder dünne Schichten in der Photovoltaik, aber auch Bar- rieren für Verpackungsmaterialien. Schließlich werden durch die wachsende Komplexität der Anforderungen verschiedene technische Verfahren unter Aspekten der Material- und Ener- gieeffizienz kombiniert. Für die technologische Umsetzung haben wir verschiedenste Verfahren etabliert, mit denen ent- weder aus der Gasphase heraus Schichten abgeschieden, oder aus der flüssigen Phase dünne Schichten oder Partikel erzeugt werden. Etablierte Herstellungsverfahren Abscheidung dünner Schichten mit chemischen und physikalischen Methoden aus der Gasphase Abscheidung von Nanopartikeln mit verschiedenen Polymerisationstechniken Erzeugung von Membranen mit Sol-Gel-Prozessen und Sinterung Abscheidung dünner Schichten durch Layer-by-Layer- Methoden oder mittels selbstorganisierender Monoschichten Auftrag dünner polymerer Filme durch Spin Coating Abscheidung von Nanofasern mittels Elektrospinnen Für eine adäquate Verfahrens- und Produktentwicklung müssen die einzelnen Schritte kontrolliert und die Produkte charakteri- siert werden. Hierzu steht uns eine Vielzahl analytischer Metho- den zur Verfügung, mit denen wir die Prozesse teilweise auch in situ untersuchen und kontrollieren können (Prozessdiagnos- tik). Da ein Großteil unserer Produkte durch nanometerdünne Schichten oder Nanopartikel bestimmt ist, nutzen wir vor allem Methoden, die ortsaufgelöste Informationen bis in den Nano- meterbereich ermöglichen. Anwendungsrelevante Eigenschaf- ten wie Separations- und Permeationseigenschaften dünner Schichten (Membranen, Barrieren, Korrosionsschutz), die Stoff- trennung mit molekular geprägten Nanopartikeln und die Dis- pergierfähigkeit von modifizierten Kohlenstoffnanoröhren und Graphen werden in speziellen Versuchsanordnungen bestimmt. Etablierte Charakterisierungs- und Diagnostikverfahren Bestimmung der Grenzflächenspannung mit diversen Tensiometern Erfassung der Topographie und geometrischen Struktur von Oberflächen bis in Nanometerdimensionen mit verschiedenen AFM-Varianten, Elektronenmikroskopie und digitaler Lichtmikroskopie Bestimmung der Adsorptionseigenschaften entweder mik- rokalorimetrisch oder durch Gasadsorption bei gleichzeiti- ger Bestimmung der spezifischen Oberfläche (BET) Bestimmung der Schichtdicke entweder ellipsometrisch oder mit mikroskopischen Techniken Bestimmung der chemischen Funktionen an Oberflächen und in dünnen Filmen mit IR-Spektroskopie im ATR-Modus, IR-Mikroskopie, konfokaler Raman- und Fluoreszenzspekt- roskopie sowie mit MALDI-TOF-MS (matrix-assisted laser desorption-ionisation time-of-flight mass spectroscopy)

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