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Das Sol-Gel Verfahren ist ein nasschemisches Verfahren mit dessen Hilfe kostengünstig Beschichtungen und Oberflächenmodifikationen realisiert werden können. Grundsätzlich ist das Verfahren für alle Grundwerkstoffe (Metall, Glas, Kunststoff, Holz, Papier & Pappe, Textilien, etc. …) geeignet. Durch Variation und Modifikation der Ausgangsstoffe können die Schichteigenschaften und damit die resultierenden Oberflächeneigenschaften der beschichteten Materialien maßgeblich beeinflusst und gesteuert werden. Durch den Einbau von anorganischen und organischen Komponenten lassen sich zusätzliche Funktionalitäten wie antibakterielle Wirkung und gezielte Wirkstofffreisetzung realisieren.
Als Ausgangsmaterial wird ein flüssiges „Sol“ (kolloidale Lösung anorganischer Oxidpartikel, beispielsweise SiO2– oder TiO2 Nanopartikel) verwendet. Mittels konventioneller Beschichtungstechniken, wie z.B. Tauchen, Sprühen, Schleudern, Rakeln etc. lassen sich die Beschichtungen diverser Oberflächen und Substrate größtenteils einfach und kostengünstig realisieren. Selbst komplexe geometrische Formen (z.B. Innen- und/oder Außenbeschichtung von Rohren und Kapillaren) können mit Hilfe des Sol-Gel Verfahrens umgesetzt werden.
Die Substrate werden zunächst mit dem Sol benetzt. Im Anschluss kommt es durch Kondensationsreaktionen (Polymerisation) zu einer dreidimensionalen Vernetzung der Solpartikel und der Ausbildung eines „Gels“. Der gesamte Prozess wird daher allgemein als „Sol-Gel-Prozess“ bezeichnet. Über einen kurzen Sinterprozess kann das Gel ausgehärtet werden, sodass glasartige Schichten entstehen, die sehr kratzbeständig sind. Da der Sol-Gel Prozess auch bei Raumtemperatur und Normaldruck durchgeführt werden kann, können auch temperaturempfindliche Substrate und sogar lebende Mikroorganismen beschichtet und eingebettet werden.
Infolge der Vielzahl an potenziellen Startverbindungen als auch der Möglichkeit der chemischen und physikalischen Modifikation, scheint die Anwendungspotenz der Sol-Gel Beschichtungen zur Modifizierung der Oberflächeneigenschaften schier unbegrenzt. Es lassen sich somit verschiedenste Materialien funktionalisieren und deren Gebrauchswerteigenschaften erhöhen.
Alternativ zu der Erzeugung von dünnen anorganischen Schichten, kann das kolloidale Sol aber auch zu 3-dimensionalen Gelkörpern, Pulvern und Granulaten weiterverarbeitet werden und auf diese Weise Wirkstoffe und z.B. lebende Mikroorganismen in Gelkörpern eingebettet werden.
Wir helfen Ihnen gern:
Gerne arbeiten wir mit Ihnen gemeinsam in Form eines FuE-Projektes oder über Leistung Dritter an einer Beschichtungslösung für Ihren Anwendungsfall. Neben der Durchführung der Beschichtungen in Kleinserien und im Pilotmaßstab bieten wir auch die Synthese und Modifikation von anorganischen Solen an. Gerne stehen wir Ihnen hier für Ihre konkrete Syntheseanfrage zur Verfügung.
Kompetenzen:
ANSPRECHPARTNER:
Dr. Helfried Haufe
Fachsektion Dresden – „Funktionelle Schichten“
Tel.: 0351 / 2695 344
E-Mail: dresden@gmbu.de
Anwendungsbeispiele
© Gesellschaft zur Förderung von Medizin-, Bio- und Umwelttechnologien e.V.
