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Methoden der Simulation und Charakterisierung von nanostrukturierten ultrahydrophoben Oberflächen für optische Anwendungen / von Marcel Flemming

In dieser Arbeit wurde für stochastisch raue Oberflächen erstmals ein quantitativer Zusammenhang zwischen der Rauheitscharakteristik und den Benetzungseigenschaften hergestellt. Grundlage bildet die statistische Beschreibung der Oberflächenrauheit mit Hilfe der spektralen Leistungsdichtefunktion (PS... Full description

PPN (Catalogue-ID): 57378101X
Personen: Flemming, Marcel
Truckenbrodt, Horst [Beteiligter]
Duparré, Angela [Gutachter]
Unger, Wolfgang [Gutachter]
Format: eBook eBook
Language: German
Published: 2007
Hochschule: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2007
Basisklassifikation: 33.68
52.78
50.37
50.21
Subjects:

Hydrophobe Wechselwirkung / Optische Fläche / Rauigkeit / Benetzung / Simulation

Formangabe: Hochschulschrift
Notes: Enth. außerdem: Thesen
Parallel als Druckausg. erschienen
Physical Description: Online-Ressource (PDF-Datei: 136 S., 6721 KB), Ill., graph. Darst.
Technische Details: Systemvoraussetzungen: Acrobat reader.

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520 |a In dieser Arbeit wurde für stochastisch raue Oberflächen erstmals ein quantitativer Zusammenhang zwischen der Rauheitscharakteristik und den Benetzungseigenschaften hergestellt. Grundlage bildet die statistische Beschreibung der Oberflächenrauheit mit Hilfe der spektralen Leistungsdichtefunktion (PSD). Aus der PSD wurde ein Benetzungsparameter hergeleitet, der eine empirische Korrelation zu den Benetzungseigenschaften, charakterisiert durch den Kontaktwinkel, aufweist. Auf Grundlage des Benetzungsparameters erfolgte die Entwicklung einer neuartigen Prozedur zum Design ultrahydrophober optischer Beschichtungen, die gleichzeitig ein applikationsspezifisch niedriges Streulichtniveau aufweisen. Im Designprozess erfolgt dazu eine "virtuelle" Variation der Schichtrauheit. Durch die Vorhersage und Bewertung der Benetzungs- und Lichtstreueigenschaften können geeignete Rauheitsparameter ermittelt werden. Diese dienen bei der technischen Umsetzung als Zielparameter für die systematische Optimierung des Beschichtungsprozesses. Zur Definition eines hinreichenden Ultrahydrophobie-Kriteriums für den Benetzungsparameter wurde die Rauheitscharakteristik technisch rauer ultrahydrophober Oberflächen mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM) und LSM untersucht. Im Designprozess war eine Bewertung der Lichtstreuung hinsichtlich der visuellen ästhetischen Eignung im Architekturglasbereich notwendig. Hierfür wurden über eine Korrelation der visuellen Streulichtbewertung zur quantitativen Streulichtmessgröße TS (totaleStreuung) entsprechende Akzeptanzgrenzwerte definiert. Das Rauheitsdesign wurde für Einfachschichten verschiedener Dicke sowie für ein Antireflex-Schichtsystem durchgeführt. Für letzteres konnten Rauheitsdesignvarianten ermittelt werden, die ultrahydrophobe Benetzungseigenschaften mit einem für Architekturglas geeigneten Lichtstreuniveau sowie Farbneutralität verbinden. Mittels AFM erfolgte eine Analyse der benetzungs- und streulichtrelevanten Rauheitskomponenten von optischen Schichten, die nach den Vorgaben des Rauheitsdesigns hergestellt wurden. Die Benetzungseigenschaften wurden mittels dynamischer Kontaktwinkelmessungen charakterisiert und mit dem Benetzungsparameter korreliert. Eine Al2O3-Schicht wies ultrahydrophobe Eigenschaften sowieWerte der totalen Streuung unterhalb der ermittelten Akzeptanzgrenze auf, in Übereinstimmung mit den Vorhersagen des Designprozesses. Bei der Charakterisierung von nm-Rauheitskomponenten von optischen Schichten mittels AFM spielt die Geometrie der Messspitze eine entscheidende Rolle. Deren Einfluss auf die ermittelten PSDs wurde mittels eines neuartigen experimentellen Untersuchungsansatzes analysiert. 
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