Photochemisch initiierte Beschichtungsverfahren

Wir entwickeln Beschichtungsverfahren, die auf Licht-induzierte Reaktionen (z.B. Polymerisationen oder Konversion) zurückzuführen sind. Dabei können organische, hybride oder anorganische Schichten auf verschiedenen, vor allem thermisch sensitiven Substraten aufgebracht werden. Die Verwendung von hochenergetischem Licht im (V)UV-Wellenlängenbereich als Reaktionsinitiator ermöglicht die Realisierung von geringen Prozesstemperaturen, die Applikation bei Atmosphärendruck, sowie die gezielte Steuerung von Schichteigenschaften. Grundlegende Untersuchungen zu energetischen Anregungsmechanismen sowie Analyse der resultierenden Materialien ermöglichen die Erstellung von Parameter-Wirkungs-Beziehungen. Beginnend mit Machbarkeitsstudien können in Kooperation mit industriellen Partnern gezielt Technologien für den Einsatz dieser Verfahren entwickelt und in produktionsrelevante Prozesse überführt werden.

Analytische Methoden zur Schichtcharakterisierung umfassen neben grundlegenden Analysen zu chemischer Zusammensetzung, Morphologie und Struktur (XPS, ATR-IR, XRD, XRR, REM, UV-Vis) auch anwendungsrelevante Methoden (z.B. Gaspermeation, Kratzfestigkeit und Abrieb, Biegeversuche). UV-induzierte Modifizierungen organischer und anorganischer Substrate, z.B. von Polymeren, Textilfasern und –geweben oder Metallen können untersucht werden. 

Expertise

  • Rolle-zu-Rolle Abscheidung dünner Silizium(IV)oxid-Schichten für flexible transparente Hochbarrierefolien
  • Niedertemperaturverfahren zur Herstellung flexibler transparenter (leitfähiger) Schichten
  • Rolle-zu-Rolle Präzisionsbeschichtungen mit UV-härtenden Acrylaten

Highlights

  • Flexible Transparent Barrier Applications of Oxide Thin Films Prepared by Photochemical Conversion at Low Temperature and Ambient Pressure

    P.C. With, U. Helmstedt, L. Prager
    Frontiers in Materials 7 (2020) 200
    https://doi.org/10.3389/fmats.2020.00200

    Die Photokonversion metallorganischer Vorläufer zu dünnen Metalloxidschichten ist eine leistungsfähige Technologie, die bei Temperaturen < 80 °C und bei Normaldruck Anwendung findet. Dieser Übersichtsartikel fasst verschiedene Aspekte der Forschung und Entwicklung zusammen. Der Artikel fokussiert auf Anwendungen der Schichten als Gaspermeationsbarrieren auf Polymerfilmen zur Verkapselung optoelektronischer Bauelemente.

  • Conversion of perhydropolysilazane into a SiOx network triggered by vacuum ultraviolet irradiation: access to flexible, transparent barrier coatings

    Dr. L. Prager, Dr. A. Dierdorf , H. Liebe, Dr. S. Naumov, Dr. S. Stojanović , R. Heller, Dr. L. Wennrich , Prof. Dr. M. R. Buchmeiser
    Chem. Eur. J. 13 (2007) 8522–8529
    https://doi.org/10.1002/chem.200700351

    Die Photokonversion von Polysilazanen eröffnet einen einfachen bei Raumtemperatur und Normaldruck durchführbaren Weg um funktionalisierte Silizium(IV)oxid-basierte Beschichtungen zu erzeugen. Dieser Artikel beinhaltet unter anderem eine kinetische Betrachtung der Konversion als auch eine theoretische Betrachtung des elektronischen Anregungsprozesses.

  • Vacuum-UV Irradiation-Based Formation of Methyl-Si-O-Si Networks from Poly(1,1-Dimethylsilazane-co-1-methylsilazane)

    L. Prager, L. Wennrich, R. Heller, W. Knolle, S. Naumov, A. Prager, D. Decker, H. Liebe, M. R. Buchmeiser
    Chem. Eur. J. 15 (2009) 675–683
    DOI: 10.1002/chem.200801659

    Polysilazane können verschiedenen substituiert hergestellt werden und bieten daher eine geeignete Stoffklasse für eine Reihe funktionalisierter Beschichtungen. In diesem Artikel werden sowohl durch Licht-induzierte Anregungs- als auch Konversionsmechanismen untersucht.

  • Low-temperature photochemical conversion of organometallic precursor layers to titanium(IV) oxide thin films

    P. C. With, U. Helmstedt, S. Naumov, A. Sobottka, A. Prager, U. Decker, R. Heller, B. Abel, L. Prager
    Chem. Mater. 28 (2016) 7715–7724
    https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.6b02757

    Dieser Artikel zeigt, dass VUV-Licht induzierte Konversionsreaktionen geeignet sind um dichte geschlossene und chemisch reine Titan(IV)oxid Dünnfilme, auch auf Polymeren Substraten zu erzeugen. Dabei wurde die Konversion und Entfernung der Organik aus den dünnen Vorläuferschichten näher untersucht und Vorschläge für einen Reaktionsmechanismus basierend auf einer experimentellen und theoretischen Betrachtung vorgestellt.

  • Photochemical approach to high-barrier films for the encapsulation of flexible laminary electronic devices

    L. Prager, U. Helmstedt, H. Herrnberger, O. Kahle, F. Kita, M. Münch, A. Pender, A. Prager, J.W. Gerlach, M. Stasiak
    Thin Solid Films 570 (2014) 87–95
    DOI: 10.1016/j.tsf.2014.09.014

    Transparente Barrierefolien sind notwendig um z.B. flexible Photovoltaik zu Verkapseln und so vor einer Degradation gegenüber Luftsauerstoff und Feuchtigkeit zu schützen. Dieser Artikel behandelt die Rolle-zu-Rolle Beschichtung polymerer Substratfolien mit einer dünnen Silizium(IV)oxid basierten Gasbarriereschicht. Es wird unter anderem demonstriert, dass die hergestellten Gasbarrierefolien verschiedenen klimatischen Bedingungen wiederstehen können und so die empfindlichen aktiven Bestandteile der Photovoltaik schützen.