Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Variable Glasbeschichtungen für beschlagfreie Scheiben

07.10.2014

Ob Fensterscheiben, Solarzellen oder Touchscreens – hauchdünne Beschichtungen verhelfen Glas zu neuen Eigenschaften. Das Sputtergerät Megatron® ermöglicht es nun erstmals, die Materialien in diesen Schichten beliebig zu variieren und völlig neue Schichten mit besserer Oberflächenqualität herzustellen. Auf der Messe glasstec vom 21. bis 24. Oktober in Düsseldorf präsentieren Fraunhofer-Forscher das Megatron® (Halle 15, Stand A33).

Klirrt draußen der Frost, dringt durch die Fenster immer ein wenig der molligen Wärme nach draußen. Dreifachverglasungen sollen möglichst viel der teuren Heizungsluft im Haus halten. In den Morgen- und Abendstunden jedoch können die dreifachen Fenster für Verdruss sorgen: Denn die äußere Scheibe kühlt in der Nacht stark aus und die Luftfeuchtigkeit setzt sich als Tau ab – sie beschlägt.


Simulierte Plasmaentladung in einem Querschnittsmodell des Megatrons.

© Fraunhofer IST


Mit dem Megatron® können die Forscher des Fraunhofer IST neue Materialkombinationen fertigen.

© Fraunhofer IST/Jan Benz

Eine leitfähige Schicht könnte dies verhindern und die freie Sicht erhalten. Sie sorgt dafür, dass die Scheibe das Bisschen an Wärme, das zu ihr dringt, nicht an die kalte Umgebung abstrahlt. Damit die Schicht Wind und Wetter unbeschadet übersteht, muss sie möglichst kratzfest sein. Das wäre mit Indium-Zinn-Oxid möglich, das auch bei Touchscreens zum Einsatz kommt. Der Haken: Indium ist ein sehr seltenes und damit teures Element. Die Beschichtung würde also den Preis der ohnehin schon teuren Dreifach-Fenster weiter in die Höhe treiben.

Mit dem Megatron® schnell zur optimalen Schicht

Mit einem selbst entwickelten Sputtergerät, dem Megatron®, haben die Forscher vom Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig völlig neue Möglichkeiten geschaffen, um weitere Schichtsysteme zu entwickeln – und zwar für beliebige Anwendungen. Im Fall der Dreifachfenster beispielsweise setzen sie auf Schichten aus Titanoxid. »Titan ist deutlich kostengünstiger als Indium, allerdings nicht leitfähig«, sagt Dr. Volker Sittinger, Gruppenleiter am IST.

»Wir dotieren das Titan daher mit Niob.« Sprich: Die Forscher verunreinigen die Schicht gezielt, damit sie leitfähig wird. Doch wie viel Niob braucht man für einen optimalen Beschlagschutz? Bisher waren solche Fragen nur sehr schwer zu beantworten. Mit dem Megatron® lassen sie sich leicht lösen. »Im Gegensatz zu üblichen Sputtergeräten können wir die Dotierkonzentration beim Megatron® beliebig einstellen. Zudem erreichen wir eine höhere Beschichtungsrate und eine glattere Oberfläche«, erläutert Sittinger.

Beim üblichen Sputterprozess beschießt man in einer Vakuumkammer einen Festkörper, Target genannt – das kann beispielsweise ein Titan-Metallblock sein – mit energie-reichen Ionen. Diese schlagen einige Titan-Atome aus dem Target heraus, die sich auf der Glasoberfläche als hauchdünne Schicht absetzen. Möchte man die erzeugte Titanschicht mit Niob »verunreinigen«, muss dieses Element normalerweise bereits im Targetmaterial enthalten sein. Die Konzentration ist daher von vornherein festgelegt.

Anders dagegen beim Megatron, das die Forscher am IST entwickelt haben: »Hier haben wir zwei komplett getrennte Targets, eines aus Titan, eines aus Niob. Wir sind daher völlig frei, was die Dotierkonzentrationen angeht. Wir können sie beliebig variieren und sogar Gradienten einstellen, sprich die Dotierung über die Schichtdicke hinweg verändern«, erklärt der Forscher. Auf diese Weise ließe sich beispielsweise die Effizienz von Solarzellen steigern.

Neue Materialkombinationen lassen sich realisieren

Mit dem Megatron® können auch solche Materialien in einer Schicht kombiniert werden, die sich nicht in Form eines Targets mischen lassen und daher bislang nicht hergestellt werden konnten. Kurzum: Die Forscher erzeugen komplett neue Schichten. So etwa aus Wolfram und Titandioxid – mit diesen Schichten ließen sich zum Beispiel selbstreinigende Oberflächen in Innenräumen fertigen. Fällt UV-Licht auf eine Schicht aus reinem Titanoxid, baut sie organische Bestandteile ab. Dotiert man die Oxidschicht mit Wolfram, so zersetzt sie organische Verunreinigungen bereits dann, wenn sichtbares Licht darauf fällt.

Vor dem Bau des Megatrons® führten die Wissenschaftler Simulationen durch: Wie kann man die beiden Vakuumkammern für die unterschiedlichen Targets gastechnisch bestmöglich voneinander trennen? Wo müssen welche Blenden angebracht sein? Diese Fragen konnten Sittinger und seine Kollegen mithilfe eines Simulationsprogramms beantworten – mittlerweile hat die Software des IST-Teams auch Einzug in die Entwicklungsabteilungen von  Anlagenbauern gehalten. Das Megatron® selbst stellen die Forscher auf der Messe glasstec vom 21. bis  24. Oktober in Düsseldorf vor (Halle 15, Stand A33).

Dr. Volker Sittinger | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2014/Oktober/variable-glasbeschichtungen-fuer-beschlagfreie-scheiben.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Fraunhofer HHI mit neuesten VR-Technologien auf der NAB in Las Vegas
24.04.2017 | Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI

nachricht Fraunhofer IDMT auf der Prolight + Sound 2017: Objektbasierte Tonmischung wird noch einfacher!
03.04.2017 | Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Naturkatastrophen kosten Winzer jährlich Milliarden

26.04.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie