In-situ Messung von Oberflächenstrukturen und Untersuchungen zum Einfluss von oberflächenspannungsgetriebenen Stoffströmen bei der Herstellung flüssigphasenapplizierter dünner Schichten

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Wilhelm Schabel
• Subject Area: Chemical and Thermal Process Engineering
• Term: from 2010 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 183607428

Aus dünn aufgetragenen, flüssigphasenapplizierten Polymerlösungen werden viele hochwertige funktionale Beschichtungen hergestellt. Hierbei sind die Anforderungen an Struktur und Homogenität der Filmoberfläche sehr hoch. Viele Einflussgrößen sind bekannt, jedoch ihre Auswirkungen auf die Struktur der trockenen Filmoberfläche und welche Randeffekte man bei kleinen lateralen Strukturen dadurch zu erwarten hat, sind noch nicht verstanden. Es wird davon ausgegangen, dass die Beeinflussung überwiegend aufgrund von oberflächen-spannungsgetriebenen Stoffströmen erfolgt, und man beobachtet als Ergebnis Inhomogenitäten in der fertigen Schicht. Es gibt bis dato nur sehr wenige grundlegende Untersuchungen dazu, insbesondere für Polymerlösungen fehlt es an aussagekräftigen Messdaten. In-situ Experimente, aus denen der Zeitpunkt des Auftretens und die Ausbildung derartiger Strukturen während des Prozesses eindeutig bestimmt werden können, fehlen dazu gänzlich.Die meisten durchgeführten Forschungsarbeiten, die sich mit den Triebkräften für oberflächenspannungsgetriebene Stoffströme beschäftigen, betrachten dabei in erster Linie den Einfluss der Temperatur. Nur einige Arbeiten findet man in der Literatur und in den laufenden Forschungsarbeiten zum Einfluss der Zusammensetzung, dann jedoch separat und unabhängig von Temperatureffekten berücksichtigt. Bei der Herstellung flüssigphasenapplizierter, dünner Schichten treten die beobachteten Effekte jedoch parallel auf, beeinflussen sich gegenseitig und führen zu gekoppelten Temperatur- und Zusammensetzungsverteilungen in der Schicht. Hierzu findet man in den derzeit laufenden Forschungsarbeiten keine abschließende Bewertung, im Wesentlichen aus Mangel an geeigneten Messmethoden und experimentellen Messdaten, welche als fundierte Grundlage für die komplexen Modellrechnungen hierfür erforderlich sind. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die systematische Untersuchung der Entstehung von Oberflächenstrukturen nach der Flüssigphasenapplikation dünner Schichten. Die experimentellen Befunde des Forschungsvorhabens dienen als Grundlage für die Erweiterung bestehender Modellrechnung zur Filmtrocknung und den Ausbau der komplexen, modellhaften Beschreibung der beobachteten Phänomene.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Dr.-Ing. Philip Scharfer