Eigenschaften und technisches Potenzial von Nanosilber

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Forschung und Entwicklung im Netzwerk NanoSilber

Ein weiterer wichtiger Punkt der Netzwerkarbeit ist die Durchführung zielgerichteter, marktorientierter F&E-Projekte. Neben Innovationen im medizinischen Bereich soll hier exemplarisch die Entwicklung einer ableitfähigen und hochleitfähigen Sol-Gel-Beschichtungsformulierung mit Hilfe von Silbernanodrähten vorgestellt werden. In diesem Projekt entwickeln die GBneuhaus GmbH und die rent a scientist GmbH eine flüssig prozessierbare Formulierung, die eine leitfähige Funktionalisierung verschiedener 2D- und 3D-Substrate ermöglicht.

Denn nach dem aktuellen Stand der Technik werden Großserien in der Flächenbeschichtung sehr gut beherrscht, deutlich aufwendiger gestaltet sich aber die Beschichtung von 3D-Geometrien. Zudem sind bisherige Schichtsysteme weitestgehend auf eine Substratart optimiert und erfordern in der Regel kostenintensive Beschichtungsanlagen (Sputtern, CVD, PVD).

An dieser Stelle setzt ein F&E-Projekt an, das im Januar 2014 gestartet ist: Ziel ist die Entwicklung einer konkurrenzfähigen Beschichtungsformulierung, die nach dem Aushärten sowohl auf starren als auch flexiblen Substraten eine transparente und leitfähige Schicht ausbildet. Erreicht wird dies durch eine Sol-Gel-Beschichtung mit Silbernanodrähten als leitfähigem Additiv.

Das Unternehmen GBneuhaus GmbH nutzt dabei seine Expertise in der anwendungsspezifischen Entwicklung von auf Sol-Gel-Chemie basierenden Formulierungen für eine multifunktionale Oberflächenbeschichtung. Beispielsweise können je nach Polymerisationsgrad und Verwendung funktioneller Gruppen am -Si-O-R Gerüst die Eigenschaften der ausgehärteten Schicht wie Sprödigkeit, Härte, Elastizität, Hydrophobizität und Kratzfestigkeit gezielt gesteuert werden. Des Weiteren können die Trockenfilmdicke und die Aushärtebedingungen je nach Anwendung variabel gestaltet werden.

Die Firma rent a scientist GmbH, die im Unterauftrag arbeitet, ist europaweit führend auf dem Gebiet der Herstellung von Nanosilberdrähten und in Europa das einzige Unternehmen, das ein Herstellungspatent hält. Mit diesen können extrem hohe Leitfähigkeiten bei hervorragender Transparenz verwirklicht werden. Die filmbildende Matrix (Sol-Gel Matrix), ergibt nach dem Aushärten auf dem Substrat einen Film mit den neben der Leitfähigkeit gewünschten Eigenschaften (z.B. Kratzfestigkeit, Flexibilität).

Silbernanodrähten bilden eine leitfähige, transparente und kratzfeste Schicht

Im Erfolgsfall geht die Entwicklung wesentlich über den Stand der Technik hinaus: Nach wie vor dominiert ITO den Markt für leitfähige und transparente Oberflächen. ITO wird in einem aufwendigen, zeitintensiven und teuren Verfahren auf Glas gesputtert. Auf Folie ist ITO aufgrund der Sprödigkeit der leitfähigen Schicht nicht flexibel genug. Andere Additive wie Antimonzinnoxid (ATO) oder aluminiumdotierte Zinnoxidschichten (AZO) leiden unter denselben Nachteilen und erreichen zudem keine mit ITO vergleichbar hohe Leitfähigkeit.

Inzwischen sind zwar ebenso Nano-ITO bzw. Nano-ATO-Materialien erhältlich, die flüssig prozessiert werden können, jedoch sind damit die geforderten Leitfähigkeiten nicht erzielbar. Eine Sol-Gel-basierte Formulierung mit Silbernanodrähten, die in flüssigem Zustand aufgebracht wird (z.B. Tauchen, Sprühen) und eine leitfähige, transparente und kratzfeste Schicht ausbildet, ist deshalb eine echte Innovation. Weitere Aktivitäten des Netzwerks:

• Vorstellung der Tätigkeiten des Netzwerks und seiner Partner auf ausgewählten Messen

• Teilnahme an und Organisation von Konferenzen, Fachtagungen und Workshops

• Kontaktpflege zu potentiellen Partnern zur Ergänzung der Wertschöpfungsketten, Akteuren und Stakeholdern

• Informationsbereitstellung, Bearbeitung von Anfragen, Verfassung von Pressemitteilungen etc.

• Einrichtung und Pflege der umfangreichen Homepage

• Unterstützung bei der Initiierung von F&E-Projekten

• Herausgabe eines monatlichen Newsletters in Kooperation mit der NIA

Alle Links zu den erwähnten Organisationen und Unternehmen:

• www.nanosilber.de

• www.nanoinitiative-bayern.de

• www.gbneuhaus.de

• www.rent-a-scientist.com

• www.rasmaterials.com

• www.nanotechia.org

* Dr. Daniel Kluge ist Projektleiter für das Netzwerk NanoSilber bei der Nanoinitiative Bayern GmbH in Würzburg.

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