Ladungsspeichernde Dünnschichten

Ziel des Forschungsvorhabens IGF-Nr. 19106 BG „Ladungsspeichernde Dünnschichten“ ist es, das Potential photovernetzter organischer Dünnschichten zur zeitstabilen Speicherung elektrischer Ladungen zu untersuchen.

Ausgangspunkt ist der von den Forschungsstellen seit langem untersuchte Prozess der UV-induzierten Polymerisation organischer Monomere. In dem in 2012 abgeschlossenen NRW-Projekt „Zentrum für Filtrationsforschung und funktionalisierte Oberflächen in NRW“ (Kurzbezeichnung ZF³)  konnte erstmals gezeigt werden, dass dünne Schichten mit Dicken kleiner 400 nm ähnlich einem Elektret eine Speicherfähigkeit von elektrischen Ladungen zeigen. Bevorzugt scheinen für die gegebene Aufgabe hydrophobe Allyle und Acrylate geeignet zu sein.

Es ist die Aufgabenstellung des im Januar 2017 begonnenen IGF-Projektes, diesen Ansatz systematisch zu untersuchen, wobei als wesentliche Kriterien die dielektrischen Eigenschaften der Schichten, die Höhe und mögliche Dauer der Ladungsspeicherung sowie die Stabilität der gespeicherten Lagerung gegen äußere Einflüsse, insbesondere Luftfeuchte, zu betrachten sind.

Es wird davon ausgegangen, dass die oben angesprochene Langzeitstabilität der Ladungsspeicherung explizit durch Wassersorption in hochfeuchten Milieus auch bei bereits hydrophoben Schichtmaterialien signifikant reduziert wird. Parallel zur grundlegenden Untersuchung der ladungsspeichernden Eigenschaften sollen daher in einem zweiten zu bearbeitenden Themenkreis Wege zur Erzielung extremer Hydrophobie (Superhydrophobie) untersucht werden. Hierbei soll explizit das Konzept einer lasergestützten Mikroaufrauhung der Faseroberflächen mit nachfolgender Etablierung der ladungsspeichernden Dünnschichten verfolgt werden.

Das Anwendungspotential soll perspektivisch im Bereich der textilen Elektronik untersucht werden. Aufgrund der gleichzeitig zu erwartenden Auswirkung im Bereich der Luftfiltration im Bereich submikroner Partikel sollen auch Versuche zum Einsatz der untersuchten Dünnschichten als Substitut herkömmlicher Elektrete durchgeführt werden. Hierbei soll das bekannte Carnaubawachs als Benchmark dienen.

Aufgrund der Breite der geforderten Expertise und der zu erwartenden weiten Anwendungsperspektiven wird das vorgeschlagene Forschungsvorhaben branchenübergreifend durch die Forschungsvereinigungen Textil und Umwelttechnik beantragt und durch die drei Forschungsstellen DTNW, Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland (TITV) und Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA) bearbeitet.

 

Angaben zum Forschungsvorhaben

Forschungsthema: „Grundlagen zur Konservierung elektrischer Ladungen in organischen Dünnschichten

IGF-Forschungsvorhaben Nr. 19106 BG

Laufzeit 01.01.2017  bis 31.12.2018

Ansprechpartner:

Dr. Thomas Bahners, Tel. +49 2151 843-2016, e-Mail: bahners@dtnw.de

Gemeinschaftsprojekt mit

- Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland, Greiz

- Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. Duisburg