Nanostrukturen: Anlagentechnik für das Prozessieren von Oberflächen

26.04.2013
Foto: Plasmaquelle

Prozessaufnahmen einer Plasmaquelle (LARGE) bei Atmosphärendruck;
© Fraunhofer IWS

Die Herstellung von ausgerichteten Kohlenstoffnanoröhren auf Elektrodenoberflächen im Rolle-zu-Rolle Verfahren steht im Mittelpunkt des Projektes PLIANT.

Die hohe Oberfläche, die geordnete Struktur und die hohe elektrische Leitfähigkeit dieser binderfreien Elektroden bieten besondere Vorteile für die Anwendung in Batterien und Kondensatoren und lassen sich direkt in erhöhter Energie- und Leistungsdichte übersetzen. Auf Basis dieses Materials entstehen hochkapazitive Lithium-Schwefel-Batterien und leistungsstarke Hybridkondensatoren der nächsten Generation.

Materialauswahl und Einsatzmöglichkeiten im Gebiet der Nanotechnologien sind außerordentlich vielfältig. Insbesondere an Grenz- und Oberflächen bieten Nanostrukturen einzigartige elektrische, optische und mechanische Eigenschaften. Viele dieser Eigenschaften und mögliche Anwendungen sind bereits im Labormaßstab demonstriert worden. Für den nächsten Schritt in die Anwendung stehen die Verfahren vor der Herausforderung, die Skalierbarkeit der Materialherstellung zumindest im Pilotlinien-Maßstab zu demonstrieren und die Materialien für den Einsatz in Produkten zu erproben.

Um speziell im Bereich der nanostrukturierten Oberflächen den nächsten Schritt in Richtung Produktion und Anwendungen zu gehen, hat sich im Rahmen des Projektes "PLIANT - Process Line Implementation for Applied Surface Nanotechnologies" ein auf europäischer Ebene breit aufgestelltes Konsortium zusammengefunden. Ziel des Projekts ist es, die wissenschaftliche, fertigungs- und produktionstechnische Führungsrolle Europas durch die Entwicklung innovativer Nano- und Oberflächentechnologien auszubauen. Kompetenzen von 13 Unternehmen, 5 Forschungseinrichtungen und drei Universitäten aus 8 Ländern fließen zusammen und formen ein starkes Forschungsteam.

Unter Leitung des Fraunhofer-Institutes für Werkstoff- und Strahltechnik IWS und Mitarbeit des Lehrstuhles Anorganische Chemie der Technischen Universität Dresden setzen Anlagenhersteller und Entwickler aus den Bereichen Oberflächen- und Beschichtungstechnologien sowie Prozess-Monitoring ihre hochgesteckten Ziele auf mehrere Säulen. Im Ergebnis des Projektes entstehen 3 Pilotlinien für konkrete Anwendungen in den Bereichen Energiespeicher, Photovoltaik und Luftfahrt. Sie werden unter Mitwirkung von führenden Herstellern und Entwicklern dieser Branchen spezifiziert und evaluiert.

Die erste Pilotlinie zielt auf die Herstellung von ausgerichteten Kohlenstoffnanoröhren auf Elektrodenoberflächen im Rolle-zu-Rolle Verfahren. Die zweite Pilotlinie erzeugt durch den Einsatz innovativer Dünnschichttechnologien bei Atmosphärendruck nanostrukturierte Funktionsschichten für Dünnschichtsolarzellen. Sie zeichnen sich durch Vorteile in der Performance und den Herstellkosten aus. Die dritte Pilotlinie zielt auf die Oberflächenvorbehandlung von Leichtbaukomponenten im Flugzeug durch Atmosphärendruck-Plasmaquellen. Entstehende nanostrukturierte Grenzflächen und Kleb-Verbindungen sollen dauerhaft und sicher halten.

COMPAMED.de; Quelle: Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS