Funktionalisierte Nanopartikel

Kugelförmige oxidische Nanopartikel sind im Größenbereich von 20 nm bis 500 nm über nasschemische und auch Wasser-basierende Verfahren herstellbar. Zur Einstellung von Brechzahl, Röntgenabsorbtion ist eine Beschichtung mit Metalloxiden wie z.B. Zinn- oder Siliziumdioxid möglich, was einen schalenförmigen Partikelaufbau ermöglicht. Eine Oberflächenfunktionalisierung mit organischen Gruppen ist durch Silanisierung zur Verhinderung der Agglomeration ist möglich. Zur Herstellung von Pulvern werden industrienahe Verfahren angewendet.

Bild: SnO₂-Schale - SiO₂-Kern-Partikel

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Nanoporöse SiO₂-Hohlfasern

Als Ausgangsbasis für eine rein anorganische silicatische Hohlfaser bietet sich die ORMOCER^®-Hohlfaser an , die über ein einfaches Spinnverfahren und UV Härtung hergestellt wird. Das in der Faser ausgebildete dreidimensionale anorganische Si-O-Si-Netzwerk bildet das Rückgrat für die spätere SiO₂-Hohlfaser. Nach der Pyrolyse resultiert eine enge Porenradienverteilung im nm-Bereich (0,7 - 3 nm). Neben einer hohen spez. BET-Oberfläche bis 700 m²/g und einer Porosität bis 60 Volumenprozent weisen diese Fasern eine hohe Festigkeit von bis zu 100 MPa und eine relativ hohe Biegsamkeit auf.

Die in Frage kommenden Applikationsfelder der neuen SiO₂-Hohlfasern reichen vom Einsatz zur Stofftrennung in der Ultrafiltration bis zur Trennung von Gasen auch bei höheren Temperaturen (bis 400 °C).

Bild: SiO₂-Hohlfaser hergestellt durch Pyrolyse einer ORMOCER^®-Hohlfaser

Antireflexbeschichtung

Beim Durchgang von Licht durch eine Glasscheibe erleidet es aufgrund der stark unterschiedlichen Brechzahlen von Glas und Luft ein Transmissionsverlust von etwa acht Prozent. Durch das Aufbringen einer Antireflexschicht auf beiden Seiten des Glases kann die Reflexion deutlich vermindert und damit der Transmissionsgrad signifikant erhöht werden.

Um eine optimale Reflexionsverminderung über das gesamte sichtbare Spektrum zu erhalten, wird eine Antireflexschicht mit einem Brechzahl von 1,23 aufgetragen. Siliziumdioxid (SiO₂) mit nanoskaliger Porosität um 50 Prozent ist ein Material, das diese Bedingungen erfüllt. Mittels eines nasschemischen Beschichtungsverfahren werden großtechnisch Nanoschichten im Bereich von 150 nm Schichtdicke mit Porenstrukturen aufgetragen.

Bild: Antireflexbeschichtung im Vergleich mit unbeschichtetem Glas (ganz oben)

Interferenzfilter

Über ein Sol-Gel-Verfahren werden TiO₂-Schichten hergestellt, durch das sich Einfachschichtdicken bis zu 300 nm herstellen lassen. Das Material zeigt sehr gute Haftung auf allen untersuchten Substraten (Glas, Metalle, Si). Die Schichten sind von exzellenter optischer Qualität und die TiO₂-Partikel haben eine Größe von 20 nm. Das Verfahren wird von der Industrie zur Herstellung von Interferenzfiltern verwendet.

Bild: Interferenzfilter

Mikroelektronik

Hybrid-Materialien wurden für den Aufbau von Mehrlagen-Schaltungen zur optischen und elektrischen Signalführung und von diffraktiv/refraktiv optischen Elementen mittels mikro- und nano-technologische Prozesse für optische Signale eingesetzt.

In diesem Verfahren wird das ORMOCER^®-Harz gegen eine auf der Unterseite als Prägestempel modifizierte Maske gepresst. Das niedrig viskose Verhalten der Harze ermöglicht eine äußerst kostengünstige Fertigung (Nano-Strukturierung) von diffraktiven/refraktiven Elementen sowie Prismen/Mikrolinsen auf Wafern. Mit Lithographie-Masken, die zudem Prägestrukturen enthalten, sind neuartige, nano-aufgelöste Fertigungen möglich.

Bild: Mit Lithographie-Masken erzeugte Nano-Strukturen auf ORMOCER^®-Harz