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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Transparente und leitfähige Beschichtungen auf Basis von magnetischen Nano-Additiven in Kunststoffbeschichtungen

Donnerstag (19.09.2019)
11:30 - 12:00 Uhr Masing Saal
Bestandteil von:


Transparente und elektrisch leitfähige Beschichtungen (TCCs) haben zahlreiche Anwendungen, wie z.B. Touchscreens. Durch die Elektromobilität wird die Anwendung von TCC noch wichtiger werden. Bislang werden hauptsächlich Indium-Zinn-Oxid Schichten verwendet, da hier eine hohe elektrische Leitfähigkeit mit hoher Transparenz kombiniert ist. Allerdings weisen Zinn und vor allem Indium ein hohes Versorgungsrisiko auf. In der hier beschriebenen Arbeit wurde deshalb ein neuer Ansatz für die Entwicklung eines Substituenten für ITO getestet, nämlich die Verwendung von magnetischen Nanomaterialien als leitfähige Zusätze in einem transparenten Polymerlack. Während des Aushärtens dieser Dispersionen werden die magnetischen Additive durch ein Magnetfeld ausgerichtet. Die resultierenden Beschichtungen weisen elektrisch leitfähige Bahnen entlang von Nanoadditivketten auf und sind in den Bereichen zwischen den Bahnen transparent. Die elektrische Leitfähigkeit ist anisotrop und hängt von der Ausrichtung der Nano-Additive sowie von der Leitfähigkeit der einzelnen Partikel ab. Die Transparenz hängt ebenfalls von der Ausrichtung der Partikel ab. Die Qualität der Ausrichtung hängt wiederum von den magnetischen Eigenschaften und der Größe der Partikel ab. Wir verwendeten handelsübliche Kunststofflacke, die elektrisch isolierende (≥ 10-12 S / m) und transparente (etwa 90% Transparenz) Beschichtungen bilden, sowie die folgenden magnetischen Additive: Co-, Fe-, CoPt3-Nanopartikel sowie verschiedene Arten von Kern-Schale-Nanopartikel (mit magnetischen Kernen aus Fe oder CoPt und Hüllen aus Au, Ag und Cu). Dadurch konnten Beschichtungen mit elektrischer Leitfähigkeit bis zu 10-5 S / m und Transparenzen bis zu 80 % entwickelt werden. Neben den magnetischen Nano-Additiven wurden dem Lack transparente Partikel (z.B. Al2O3-Partikel) und Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs) zugesetzt. Tatsächlich zeigen die entsprechenden mit Al2O3-Partikeln erhaltenen Beschichtungen eine höhere optische Transparenz, jedoch eine geringere elektrische Leitfähigkeit. Die CNTs erhöhen die Leitfähigkeit reduzieren jedoch die Transparenz. Weiterhin erhöhen ionische Flüssigkeiten als Dispergiermittel die elektrische Leitfähigkeit der Beschichtungen und die Stabilität der gebildeten Dispersion.

Sprecher/Referent:
Prof. Dr. Gesa Beck
Fraunhofer-Anwendungszentrum Ressourceneffizienz ARess
Weitere Autoren/Referenten:
  • Maja Jelic
    Fraunhofer-Anwendungszentrum Ressourceneffizienz