Sol-Gel-Beschichtungen


Eco-friendly TCO

Elektronenleitende transparente Schichten auf Glas (TCO) werden nicht nur als Elektrodenwerkstoff in der Photovoltaikindustrie eingesetzt, sondern dienen auch als anti-statische, beheizbare und wärmereflektierende Oberflächen für Fahrzeugbau und Consumeranwendungen.

Die TU Clausthal entwickelt an der Professur für Glas und Glastechnologie in Kooperation mit dem Mainzer Spezialbeschichter Glas-Plus ein neues Beschichtungsverfahren, dass die bisher unter ökonomisch und ökologisch ungünstigen Bedingungen aufgesprühten TCO ersetzten soll.
Im energetisch günstigen und umweltfreundlichen Tauchverfahren werden die bisher üblichen Sprühverluste vermieden und nur soviel Material verbraucht, wie zur Schichtbildung auf der Glasoberfläche auch tatsächlich benötigt wird.

Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) unterstützt das innovative und umweltentlastende Modellprojekt mit rund 480.000 Euro. (Link zur DBU: www.dbu.de/123artikel28361_335.html)

Kontakt: Prof. Deubener, Tel. 2463 oder Dr. Helsch, Tel. 2895


Photokatalytisch aktive Sol-Gel Schichten auf Dachziegeln

Die Photokatalyse ist ein innovatives Verfahren, bei dem mit Hilfe von UV-A Strahlung in einem Halbleiter eine Ladungstrennung erfolgt, die zur direkten oder indirekten Oxidation fast aller organischen Verbindungen führt. Die Anwendungsmöglichkeiten erstrecken sich von der Abwasser- und Abluftreinigung bis zur Desinfektion und Erstellung von belagfreien Oberflächen. Als geeigneter Photokatalysator hat sich Titandioxid in Form von Anatas erwiesen. Ziel der Untersuchungen ist, die Applikation von TiO2-Schichten in den Brennprozess von Dachziegeln bei über 900 °C zu integrieren. Daraus ergibt sich die Problematik, dass sich das photokatalytisch hoch aktive Anatas – in Abhängigkeit von der Substratart - bei Temperaturen ab 600°C in das weniger aktive Rutil umwandelt. Verschiedene Verfahren zur Stabilisierung von Anatas bei Temperaturen oberhalb 600°C werden daher untersucht. Zunächst erfolgt eine Beschichtung auf Silicium und Kieselglas als Substrat und im folgenden Schritt wird die Anwendung auf Dachziegel übertragen. Die Beschichtung erfolgt durch das Sol-Gel-Verfahren auf Basis von Titanisopropoxid als Precursor. Zur Charakterisierung der Schichten werden Rasterelektronenmikroskopie mit energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX), Röntgenbeugung (XRD), Sekundärneutralteilchen-Massen­spektrometrie (SNMS) und Profilometrie angewandt. Die photokatalytische Aktivität wird durch die Oxidation von Dichloressigsäure als Modellsubstanz, gemessen als total organic carbon (TOC), im Dünnfilmphotoreaktor bestimmt.

Förderung: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)

Kontakt: gundula.helsch@tu-clausthal.de

Konferenzbeiträge:

  • A. Moissev, H. Schröder, S.-U. Geißen, G. Helsch, J. Deubener, G. Heide:
    Photokatalytisch hochaktive Sol-Gel-Schichten auf Keramik: Anwendungen und Eigenschaften
    DKG 1st Symposium Hochleistungskeramik 2005, Selb.

 

Funktionstest der Beschichtung im Photoreaktor



Erhöhung der Schlagfestigkeit von Glas für Automobilanwendungen

Die Anforderungen an Automobil-Scheinwerferscheiben sind in den letzten Jahren stark gestiegen und können durch die reinen Werkstoffe Glas oder Kunststoff nicht mehr erfüllt werden. Während Kunststoffe den hohen thermischen Belastungen leistungsstarker Lampen nicht genügend gewachsen sind, besitzt Glas keine ausreichende Steinschlagfestigkeit. Ziel des Projektes ist es daher, in Kooperation mit der Firma Genthe-X-Coatings (Goslar), die Schlagfestigkeit von Glas für Nebelscheinwerfer mit Hilfe einer Sol-Gel Beschichtung zu erhöhen. Dafür werden Beschichtungssysteme im Hinblick auf den Schadensmechanismus, die Glaschemie und die Technologie zur Herstellung homogener, farbneutraler Schichten entwickelt. Die mechanischen, thermischen und chemische Tests der Beschichtungen werden im Rahmen der speziellen Anforderungen und Normen der Automobilindustrie durchgeführt. Die Schlagfestigkeit wird in einem Beschusstest geprüft und konnte durch die aufgebrachte organisch modifizierte Sol-Gel-Schicht von ca. 10% auf ca. 90% gesteigert werden. Die Schichten werden mit UV-Vis-, IR- und NMR- Spektroskopie untersucht und im Licht-, Rasterelektronen- und atomaren Kraftmikroskop charakterisiert.

Förderung: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)

Projektpartner: Genthe X-Coatings, Goslar, Germany

Kontakt: corina.serban@tu-clausthal.de

Konferenzbeiträge:

  • C. Serban, G. Helsch, J. Deubener, S. Probst, T. Schmidt:
    Erhöhung der Schlagfestigkeit von Glas für Automobilanwendungen
    80. Glastechnische Tagung, Dresden, 2006.

 

Beschusstest beschichteter Glasscheiben mit 35 m/s schnellen Stahlkugeln


 
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