Dispergierung pyrogener Nanopartikeln und deren Anwendung in dünnen Sol-Gel Schichten

Produkte, die mit Hilfe von Nanonpartikeln besondere Eigenschaften erhalten, stehen derzeit
im Fokus von Forschung und Entwicklung. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass kommerziell
hergestellte Nanopartikeln direkt nach der Herstellung zumeist als trockenes Pulver in
agglomerierter oder sogar aggregierter Form vorliegen. Für die Ausbildung besonderer
Eigenschaften müssen diese daher in einem ersten Schritt benetzt und anschließend
aufwendig redispergiert werden.
Prinzipiell besteht bei diesen Prozessschritten eine Dreiecksbeziehung von Formulierung der
Nanopartikeldispersion, Dispergierprozess und den Eigenschaften des fertigen Produktes. In
dieser Arbeit wird die Entwicklung einer nanopartikulären Dispersion für den Einsatz in
dünnen Sol-Gel Beschichtungen systematisch betrachtet. Dazu werden experimentelle
Untersuchungen entlang der gesamten Prozesskette, von der Formulierung über die
Dispergierung bis hin zur Beschichtung, durchgeführt und signifikante Einflussfaktoren
identifiziert.
Für den Formulierungsschritt wird ein Modell vorgestellt, das die Vorhersage der
Dispergierbarkeit unterschiedlicher Dispersionsformulierungen ermöglicht. Im Rahmen des
Dispergierschritts wird untersucht, welche Unterschiede in Partikelfeinheit und Morphologie
aus der Verarbeitung mit unterschiedlichen Dispergiermaschinen resultieren. Für die
Untersuchung des Einflusses von Formulierung und Dispergierung auf die Beschichtung
werden dünne Sol-Gel Schichten hergestellt, in die pyrogene Nanopartikeln eingebettet sind.
Es kann gezeigt werden, dass sowohl die Wahl des Partikeltyps als auch das
Dispergierverfahren signifikanten Einfluss auf Struktur und Eigenschaften der Schichten
besitzen.