Funktionelle Beschichtungen

Partikel-basierte Schichten mit Außenwirkung#

Beispielhafte Darstellung einer mikro-/nano-<br>strukturierten partikel-basierten Anti-Staub-Beschichtung.
© Fraunhofer ISC
Beispielhafte Darstellung einer mikro-/nano-
strukturierten partikel-basierten Anti-Staub-Beschichtung.
Anti-Staubeigenschaft demonstriert auf einem Glasrohr.
© Fraunhofer ISC
Anti-Staubeigenschaft demonstriert auf einem Glasrohr.
Anti-Staub-Beschichtung auf PV-Modulen im Feldtest.
© Fraunhofer ISC
Anti-Staub-Beschichtung auf PV-Modulen im Feldtest.

Das Fraunhofer ISC entwickelt in seiner »Nanoparticle Kitchen« maßgeschneiderte Partikel für die unterschiedlichsten Anwendungen. So werden die Partikel unter anderem zur Herstellung von funktionellen Beschichtungen eingesetzt. Hierfür wird über die Größe der Partikel eine Mikro/Nanostrukturierung mit einstellbarer Porosität auf dem zu beschichteten Substrat erzeugt. Zusätzlich kann die Funktionalität der Partikel durch die Einarbeitung in z.B. Lacke, Kunststoffe oder andere Matrices zur Geltung kommen.
 

Herausforderung

Der Markt für Beschichtungssysteme ist in den letzten Jahren stark gewachsen. Vor allem die Nachfrage nach »Anti-Soiling« bzw. leicht zu reinigenden Oberflächen oder Antireflex-Beschichtungen nimmt aufgrund der immer höher werdenden Anforderungen an funktionelle Bauteile und Produkte, wie zum Beispiel Photovoltaik-Module, stetig zu. In ariden Gebieten werden schmutzabweisende Oberflächen benötigt, um die Effizienz der PV-Module auf lange Sicht zu gewährleisten. Gleichzeitig können Antireflex-Beschichtungen dazu beitragen, die Licht Transmission und somit den Wirkungsgrad zu erhöhen.


Systeme

Einer der Schwerpunkte am Fraunhofer ISC liegt in der Entwicklung ultradünner Schichten mit »Anti-Soiling« und/oder Antireflex-Funktion, beispielsweise für die Glasabdeckung von PV-Modulen. Verantwortlich für die staubabweisenden Eigenschaften ist eine Mikro- und Nanostrukturierung der SiO2 basierten Beschichtung, die gezielt einstellbar ist.

TiO2-basierte Beschichtungen, z.B. auf Glas- oder Metallsubstraten, zeigen beim Einfall von UVA-Licht einen photokatalytischen Effekt. Mit Hilfe der Photokatalyse können organische Schmutzbestandteile oxidiert (teilweise abgebaut) werden und die TiO2-Oberfläche wird gleichzeitig superhydrophil, d.h. sie spreitet Wassertropfen und sorgt dadurch für eine vollständige Benetzung der Oberfläche. In Kombination dieser beiden Effekte kommt es zu einer reinigungsunterstützenden Wirkung der TiO2-Schicht. Die Nanostrukturierung der Schicht kann über die Größe der TiO2-Nanopartikel eingestellt werden und so gezielt für die Degradation von organischen Stoffen in fester Form (Verschmutzung) oder in flüssigem (Ab-/Wasser) und gasförmigem Medium (Luft) maßgeschneidert werden.

Angebot

Entwicklung von Partikel-basierten Beschichtungen mit Außenwirkung maßgeschneidert für Ihre Anwendung. Herstellung von Beschichtungen über unterschiedliche Verfahren mit Ihren oder unseren Beschichtungslösungen auf Ihren oder kommerziell erhältlichen Substraten. Charakterisierung von Beschichtungen in Zusammenarbeit mit unserem analytischen Dienstleistungszentrum.

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer TiO<sub>2</sub>-Partikel basierten Schicht in der Aufsicht und im Querschnitt.
© Fraunhofer ISC
Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer TiO2-Partikel basierten Schicht in der Aufsicht und im Querschnitt.
Wassertropfen auf einer TiO<sub>2</sub>-Partikel basierten Schicht vor der Belichtung mit UV<sub>A</sub>-Licht.
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Wassertropfen auf einer TiO2-Partikel basierten Schicht vor der Belichtung mit UVA-Licht.
Vollständige Benetzung einer TiO<sub>2</sub>-Partikel basierten Schicht mit Wasser nach deren Behandlung mit UV<sub>A</sub>-Licht.
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Vollständige Benetzung einer TiO2-Partikel basierten Schicht mit Wasser nach deren Behandlung mit UVA-Licht.