Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kratzfeste Kunststoffgläser: Härter als Stahl

12.10.2001


Neuartige beschichtete Kunststofflinsen – kratzfest und reflexfrei
© Fraunhofer IOF


Kratzfeste Beschichtungen gibt es viele. Etwas ganz Besonderes sind Kunststoffgläser, die man mit Stahlwolle putzen kann. Forscher vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF zeigen vom 25. Oktober bis 1. November auf der »K 2001« in Düsseldorf eine neue Beschichtung, die sensible optische Linsen und Displays aus Kunststoff kratzfest und reflexfrei macht.


An den neuen mit »AR-hard« beschichteten Oberflächen darf man getrost kratzen: »Sie sind ungewöhnlich hart, lichtdurchlässig und temperaturbeständig«, erklärt Dr. Ulrike Schulz, Leiterin der Arbeitsgruppe Niedertemperaturbeschichtungen am Jenaer Fraunhofer-Institut. »Das Beschichtungsverfahren ist zudem rationell: Bisher brauchte man zum Härten und Entspiegeln von Kunststofflinsen meist zwei Arbeitsgänge, wir kommen mit einem aus.«

Bei herkömmlichen Beschichtungen muss auf den Kunststoff erst eine Härtungsschicht - meist ist das ein Lack - aufgebracht werden. Auf diese Schicht lassen sich dann die harten, anorganischen Oxide zur Entspiegelung aufdampfen. Die neue Beschichtungsmethode, die Forscher am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF entwickelt haben, ist dagegen ein einstufiger Prozess: Die dünnen Entspiegelungsschichten werden schon während der Herstellung in der Plasmaionenkammer in die Hartschichten integriert: In der Beschichtungsanlage werden die verschiedenen Materialien mit einem Elektronenstrahl verdampft. Auf dem Substrat lagern sich wechselweise dicke Glas- oder Polymerschichten und dünne Titanoxid- oder Tantalpentoxidschichten ab. Auf diese Weise entstehen reflexfreie Beschichtungen.


Der Trick: Die dünnen Schichten haben einen höheren Brechungsindex als die dicken. Dadurch wird ein Lichtstrahl, der durch das beschichtete Glas fällt, an den Grenzflächen immer wieder gebrochen. Ist der Abstand richtig gewählt, löschen sich die reflektierten Lichtstrahlen durch Interferenz gegenseitig aus. Insgesamt dringt mehr Licht durch die so beschichteten Linsen als durch die meisten herkömmlich gefertigten: Ohne reflexmindernde Schichten beträgt die Lichttransmission 92 Prozent, mit AR-hard lässt sie sich auf bis zu 99 Prozent steigern. »Die Entspiegelung ist dabei unabhängig von der Dicke der Beschichtung«, ergänzt Schulz. »Eine 800-Nanometer-dünne, siebenlagige Beschichtung reicht bereits aus. Wenn man, wie bei Brillen, robuste, drei Mikrometer dicke Beschichtungen braucht, können mehr als zwei Dutzend Lagen übereinander gestapelt werden.«

Zum Aufbringen der Schichten verwenden die Fraunhofer-Forscher eine Plasma-Beschichtungsanlage von Leibold Optics. »Wir arbeiten gern mit industrietauglichen Beschichtungsanlagen, so können wir unsere Ergebnisse direkt in die Praxis übertragen«, so die Arbeitsgruppenleiterin. Das neue Verfahren hat sie bereits an verschiedenen Oberflächen getestet. Ergebnis: Grundsätzlich lassen sich alle Kunststoffgläser mit dem integrierten Antireflexions- und Härtungsverfahren »AR-hard« beschichten. Klimakammer-Untersuchungen zeigen allerdings, dass es bei der Temperaturbeständigkeit Unterschiede gibt. Am besten schnitten Cycloolefin-Copolymere ab, die unter den Handelsnamen Zeonex (Trademark) oder Topas (Trademark) vertrieben werden: Hier verbindet sich die Beschichtung so gut mit dem Untergrund, dass die Gläser Temperaturschwankungen von -35 bis +100 Grad Celsius tolerieren.

Für die verarbeitende Industrie ergibt sich eine Fülle von Anwendungsmöglichkeiten: Die kratzfesten und harten Beschichtungen sind nicht nur interessant für die Hersteller von Brillengläsern, sondern auch für Produzenten von Displays, die im Automobilbau eingesetzt werden. Die Härtung und Entspiegelung eignet sich ferner für Kamera-, Endoskop- oder Mikroskoplinsen - auch die müssen einiges aushalten und dabei noch möglichst viel Licht durchlassen.

Auf der Kunststoffmesse »K 2001« in Düsseldorf finden Sie die Fraunhofer-Institute unter anderem mit folgenden Themen: Oberflächen mit verschiedenen Funktionen, Optische Rissverfolgung sowie Vakuumbeschichtungsverfahren für Kunststoffe in Halle 3, Stand E91. Hybride Materialien für die Medizintechnik in Halle 5, Stand B38, Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen in Halle 8.2, Stand B4 und Kunststoff- und Laserschweißen in Halle 11, Stand H31.

Dr. Johannes Ehrlenspiel | Fraunhofer-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.iof.fhg.de/german/aufgaben
http://www.fraunhofer.de/german/press/pi

Weitere Berichte zu: Beschichtung Entspiegelung Kunststoff Kunststoffgläser Schicht

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Hygienische und virenfreie Oberflächen: Smartphones schnell und sicher mit Licht desinfizieren
06.04.2020 | Institutsteil Angewandte Systemtechnik (AST) des Fraunhofer IOSB

nachricht Innovative Materialien und Bauelemente für die Terahertz-Elektronik
02.04.2020 | Forschungsverbund Berlin e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Belle II liefert erste Ergebnisse: Auf der Suche nach dem Z‘-Boson

Vor ziemlich genau einem Jahr ist das Belle II-Experiment angelaufen. Jetzt veröffentlicht das renommierte Journal Physical Review Letters die ersten Resultate des Detektors. Die Arbeit befasst sich mit einem neuen Teilchen im Zusammenhang mit der Dunklen Materie, die nach heutigem Kenntnisstand etwa 25 Prozent des Universums ausmacht.

Seit etwa einem Jahr nimmt das Belle II-Experiment Daten für physikalische Messungen. Sowohl der Elektron-Positron-Beschleuniger SuperKEKB als auch der...

Im Focus: Belle II yields the first results: In search of the Z′ boson

The Belle II experiment has been collecting data from physical measurements for about one year. After several years of rebuilding work, both the SuperKEKB electron–positron accelerator and the Belle II detector have been improved compared with their predecessors in order to achieve a 40-fold higher data rate.

Scientists at 12 institutes in Germany are involved in constructing and operating the detector, developing evaluation algorithms, and analyzing the data.

Im Focus: Wenn Ionen an ihrem Käfig rütteln

In vielen Bereichen spielen „Elektrolyte“ eine wichtige Rolle: Sie sind bei der Speicherung von Energie in unserem Körper wie auch in Batterien von großer Bedeutung. Um Energie freizusetzen, müssen sich Ionen – geladene Atome – in einer Flüssigkeit, wie bspw. Wasser, bewegen. Bisher war jedoch der präzise Mechanismus, wie genau sie sich durch die Atome und Moleküle der Elektrolyt-Flüssigkeit bewegen, weitgehend unverstanden. Wissenschaftler*innen des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung haben nun gezeigt, dass der durch die Bewegung von Ionen bestimmte elektrische Widerstand einer Elektrolyt-Flüssigkeit sich auf mikroskopische Schwingungen dieser gelösten Ionen zurückführen lässt.

Kochsalz wird in der Chemie auch als Natriumchlorid bezeichnet. Löst man Kochsalz in Wasser lösen sich Natrium und Chlorid als positiv bzw. negativ geladene...

Im Focus: When ions rattle their cage

Electrolytes play a key role in many areas: They are crucial for the storage of energy in our body as well as in batteries. In order to release energy, ions - charged atoms - must move in a liquid such as water. Until now the precise mechanism by which they move through the atoms and molecules of the electrolyte has, however, remained largely unknown. Scientists at the Max Planck Institute for Polymer Research have now shown that the electrical resistance of an electrolyte, which is determined by the motion of ions, can be traced back to microscopic vibrations of these dissolved ions.

In chemistry, common table salt is also known as sodium chloride. If this salt is dissolved in water, sodium and chloride atoms dissolve as positively or...

Im Focus: Den Regen für Hydrovoltaik nutzen

Wassertropfen, die auf Oberflächen fallen oder über sie gleiten, können Spuren elektrischer Ladung hinterlassen, so dass sich die Tropfen selbst aufladen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz haben dieses Phänomen, das uns auch in unserem Alltag begleitet, nun detailliert untersucht. Sie entwickelten eine Methode zur Quantifizierung der Ladungserzeugung und entwickelten zusätzlich ein theoretisches Modell zum besseren Verständnis. Nach Ansicht der Wissenschaftler könnte der beobachtete Effekt eine Möglichkeit zur Energieerzeugung und ein wichtiger Baustein zum Verständnis der Reibungselektrizität sein.

Wassertropfen, die über nicht leitende Oberflächen gleiten, sind überall in unserem Leben zu finden: Vom Tropfen einer Kaffeemaschine über eine Dusche bis hin...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium AWK’21 findet am 10. und 11. Juni 2021 statt

06.04.2020 | Veranstaltungen

Interdisziplinärer Austausch zum Design elektrochemischer Reaktoren

03.04.2020 | Veranstaltungen

13. »AKL – International Laser Technology Congress«: 4.–6. Mai 2022 in Aachen – Lasertechnik Live bereits früher!

02.04.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Belle II liefert erste Ergebnisse: Auf der Suche nach dem Z‘-Boson

07.04.2020 | Physik Astronomie

Festkörperphysik: Vorhersage der Quantenphysik experimentell nachgewiesen

07.04.2020 | Physik Astronomie

Wie Serotonin die Kommunikation im Gehirn ausbalanciert

07.04.2020 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics