Nanopartikuläre Beschichtungen - Herstellung, Charakterisierung und Anwendung

Ziel dieser Arbeit war die systematische Untersuchung des Einflusses der dispersen Eigenschaften einer Suspension auf die Eigenschaften der daraus hergestellten nanopartikulären Beschichtung. Beispielhaft wurde ein Laborprozess betrachtet, in dem ausschließlich aus Nanopartikeln bestehende Schichten durch Tauchbeschichtung hergestellt wurden. Dabei wurde der Einfluss der Kristallit-, der Primärpartikel-, der Agglomeratgröße, der Breite der Partikelgrößenverteilung, des Herstell- und Dispergierprozesses, der Aggregatstruktur und der Stabilität der Suspension auf den dispersen Zustand der Suspension und dessen Effekt auf die Schichteigenschaften untersucht. Eingesetzt wurden Aluminiumoxid- und Titandioxidpartikel aus der Pyrolyse, der Echtzerkleinerung, der Fällung und der nicht-wässrigen Sol-Gel-Synthese. Besonderes Augenmerk lag auf der Schichtdicke, der Rauheit, den mikromechanischen Eigenschaften, dem Glanz und der Transparenz als optische Eigenschaften und der Haftung, der Abriebbeständigkeit, der photokatalytischen Aktivität, der Transparenz und der Benetzbarkeit als anwendungstechnische Eigenschaften. Abschließend wurde die Relevanz dieser Einflüsse für industrielle Anwendungen geprüft. Entlang der Prozesskette, von der Partikelherstellung über die Dispergierung und Stabilisierung, die Verarbeitung und die Filmbildung bis hin zu den resultierenden Produkteigenschaften wurden verschiedene Zusammenhänge gefunden und - sofern möglich - miteinander korreliert. Die untersuchten Suspensionseigenschaften haben einen signifikanten Einfluss auf die Beschichtungseigenschaften. Es konnte gezeigt werden, dass mit einer Änderung einer Suspensionseigenschaft häufig mehrere Beschichtungseigenschaften verändert werden. Oftmals müssen Kompromisse geschlossen werden. Eine Schicht mit bestimmten funktionalen Eigenschaften herzustellen ist daher eine Optimierungsaufgabe.