Kristallines Titandioxid (TiO2) –ein Material mit herausragendemPotenzial für innovative Produkte

• Sehr effektives photohalbleitendesMaterial

• Photokatalyse– Stimulation von Oxidations- und

Reduktionsprozessen nach Akti-vierung der Schicht (Bestrahlungmit UV-A- oder Sonnenlicht)

– Abbau von organischen und an-organischen Substanzen auf derOberfläche

• Photohydrophilie– Erniedrigung des Kontaktwinkels

gegen Wasser auf unter 10° nachAktivierung der Schicht

– Bildung eines geschlossenenWasserfilms auf der Schicht

Anwendungsbeispiele fürphotokatalytische TiO2-Schichten

• Reinigungs-Erleichterung (»Easy-to-Clean-Effekt«) durch Unterspülungund Mitnahme von Schmutzpar-tikeln und durch flächig ablaufendenWasserfilm ohne Tropfen- bzw.Fleckenbildung

• »Selbstreinigungs-Effekt« – Abbauvon aufliegenden Schmutzteilchendurch Oxidations- und Reduktions-prozesse

• »Antimikrobieller Effekt« – Ver-nichtung von aufliegenden Mikro-organismen aufgrund der Zer-setzungsreaktionen (ohne jeglichenEinsatz von chemischen Wirkstoffenwie z. B. Antibiotika)

• »Anti-Beschlag-Effekt« und Ver-hinderung von Tropfenbildung – Ein-satz z. B. bei Spiegeln und Brillen

• Verringerung des Fließwiderstandsbei strömendem Wasser

• Reinigung von Gasen und Flüssig-keiten (z. B. Luft und Wasser) durchZersetzung von Verunreinigungen

Fraunhofer-Allianz für Photokatalyse

www.photokatalyse.fraunhofer.de

c/o Fraunhofer ISTBienroder Weg 54E38108 Braunschweig

MarketingDr. Simone KondruweitTel. 0531/2155-535Fax 0531/2155-900E-Mail info@photokatalyse.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl-und Plasmatechnik FEP

Winterbergstraße 28D-01277 Dresdenhttp://www.fep.fraunhofer.de

Dr. Peter FrachTel. 0351/25 86-370Fax 0351/25 86-55-370E-Mail peter.frach@fep.fraunhofer.de

Photokatalytische undphotohydrophileTitandioxid-Schichtenauf Oberflächen zur

Reinigungserleichterung

Selbstreinigung

Selbstentkeimung

Anti-Beschlag-Wirkung

Hydrophilierung

Gas- und Flüssigkeits-reinigung

AllianzPhotokatalyse

FraunhoferFhG

Klare Sicht durchs Fenster:Nach Aktivierung der Schicht mit UV-Lichtbildet sich ein benetzender Film auf derbeschichteten Glasscheibe.

Tropfenfreier Spiegel.Links: nicht aktiviert (Tropfenbildung),Rechts: aktiviert (Super-Hydrophilie)

Gesteuerte Benetzung:Hydrophile und hydrophobe Bereiche aufeiner Fliese.Gelblich: kristallines TiO2 (super-hydrophil),Bläulich: amorphes TiO2 (Tropfenbildung)

Beschichtungstechnologie desFraunhofer FEP – Reaktives Puls-Magnetron-Sputtern (PMS)

Vorteile dieses speziellen PVD-Verfah-rens gegenüber herkömmlichen TiO2-Beschichtungsverfahren: • Stabiler Vakuumbeschichtungs-

prozess mit hoher Gleichmäßigkeitund Reinheit der Schicht, auch ge-eignet für Großflächenbeschichtung

• Ohne Binder haftfest auf einer gro-ßen Vielfalt von Oberflächen

• In weiten Grenzen einstellbareProzessparameterEinstellung der Kristallinität undzahlreicher weiterer Schichteigen-schaften möglichHerstellung amorpher oder kristalli-ner Titandioxid-Schichten (Anatas-oder Rutil-Modifikation)Kristalline Schichtstruktur bereits beiSubstrattemperaturen von 170 .. 250°C (350 .. 450 °C bei anderen Ver-fahren)

Die Aktivierung kann durch Beleuch-tung mit UV-Licht oder Tageslicht bzw.mit Leuchtstofflampen für Innenräumeinnerhalb einiger Minuten bis Stundenerfolgen und hält ohne Bestrahlungmehrere Stunden an:

Ihr Vorteil

Innovative photokatalytische und photo-hydrophile Eigenschaften erhöhen denGebrauchswert Ihres Produkts: • Dauerhafte Wirkung, da kein Ver-

brauch von Schichtmaterial • Umweltfreundlich, da keine Abgabe

von Chemikalien aus der Schicht • Wirkung steuerbar durch Beleuch-

tung • Hohe Produktivität des Beschich-

tungsverfahrens erlaubt kostengün-stige Fertigung

• Große Effizienz, da Oberfläche nuraus TiO2 besteht

• Breite Palette an Substratmaterialienmöglich durch Niedertemperaturbe-schichtung, auch auf ausgewähltenKunststoffen

• PMS prinzipiell zur Beschichtung von3D-Substraten geeignet

Angebot des Fraunhofer FEP –Ihr Partner für

Schicht- und Materialentwicklung

• Technologien für Schichtmaterialienmit produktspezifischen Anforde-rungsprofilen auf Substraten aus Glas,Metall, Keramik und Kunststoffen

Prozessentwicklung und-implementierung

• Entwicklung und Lieferung von inte-grierten Beschichtungssystemen so-wie von Basisverfahren und Prozess-komponenten

• Know-how der Implementierung vonBeschichtungs-Technik und-Technologie in zahlreiche FuE- undProduktionsanlagen

Herstellung von Prototypen undPilotproduktion

• Auf industrierelevanten Beschich-tungsanlagen des FEP

TiO2-Schichten mit dem PMS-Verfahren:Einstellung von Kristallinität und Schicht-eigenschaften durch Variation der Plasma-Bedingungen.

Rutil

Anatas/Rutil

Anatas

Amorph

Wasser-Kontaktwinkel bei Aktivierung undDunkellagerung von photokatalytischenTiO2-Schichten hergestellt mit dem PMS-Verfahren.Blau: UV-A-Lampe (PUV-A ≈ 2 mW/cm2)Grün: Leuchtstofflampe (PVIS ≈ 50 mW/cm2)