Eine Vielzahl von Oberflächen wird unter extensiver Verwendung von Chemikalien gereinigt. Beispiele dafür im Bereich Glasoberflächen sind u.a. Fensterscheiben, Duschkabinen, Spiegel und Optikkomponenten im Innen- und Außeneinsatz. Dies belastet in hohem Maße die Umwelt und könnte durch den Einsatz von Oberflächen mit einstellbaren Benetzungseigenschaften, bis hin zur Selbstreinigung, erheblich reduziert werden.

Ultrahydrophobe und hydrophile / beschlagfreie Glasoberflächen

Motivation

Rauheitsstrukturen im Mikrometer- und insbesondere im Nanometerbereich nehmen für die Funktionalität von Oberflächen eine Schlüsselrolle ein. Benetzungseigenschaften wie Ultrahydrophobie, Hydrophilie, Beschlagfreiheit, etc. können über eine Vielfalt stochastischer, aber gezielt einzustellender Rauheiten erzeugt werden. Daraus folgt sowohl ein attraktives Potenzial technologischer Realisierungen als auch die Möglichkeit zur Verknüpfung mit optischer Qualität (z. B. für Glasoberflächen). Damit verbunden sind neuartige Anforderungen an Charakterisierungsverfahren sowie Simulations- und Modellierungstechniken.

 

Lösungsweg

Am Fraunhofer IOF entwickelte flexible Modellierungsverfahren, Messtechniken und Analysemethoden ermöglichen die gezielte Vorgabe und Kontrolle von Rauheitsstrukturen für optimale Hydrophobie und Hydrophilie-Eigenschaften. Die direkte Verbindung von Simulation, Herstellungsprozess und Charakterisierung liefert die Grundlage für eine effektive Steuerung der gesamten Prozesskette.

 

Realisierung

Mit Sol-Gel-Schichten mit definiert einstellbaren Nanorauheiten lassen sich sowohl ultrahydrophobe (Fortschreite-Kontaktwinkel: 155°, Hysterese: < 30°, Abrollwinkel: 11°) als auch hydrophile, beschlagfreie Glasoberflächen realisieren. Gleichzeitig werden Streulichtverluste minimiert.