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 auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien
24.02.2017 | Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI

nachricht MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin
24.02.2017 | FOKUS - Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Mit Künstlicher Intelligenz das Gehirn verstehen

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas über den Schaltplan des Gehirns bekannt.

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas...

Im Focus: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Nebennierentumoren: Radioaktiv markierte Substanzen vermeiden unnötige Operationen

28.02.2017 | Veranstaltungen

350 Onlineforscher_innen treffen sich zur Fachkonferenz General Online Research an der HTW Berlin

28.02.2017 | Veranstaltungen

23. VDMA-Arbeitsberatung „Engineering und Konstruktion“ am 2. März 2017 an der TH Wildau

28.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Automatisierungstreff 2017: Experten-Tipps zu EMV und Industrie 4.0-Engineering

28.02.2017 | Seminare Workshops

Das Partnerprogramm von Stellar Datenrettung

28.02.2017 | Unternehmensmeldung

Ein Filter für schweren Wasserstoff

28.02.2017 | Biowissenschaften Chemie