Feuer, Wasser, Glas

  • 18. May 2011

Die Wasserbeständigkeit von Gläsern kann durch Einlagerungen von Metalloxiden in die Oberfläche erhöht werden.

Die Oberfläche von Glas kann durch Wasser langsam zerstört werden („Glaskorrosion“). Auslaugungsprozesse verändern die Zusammensetzung der Glasoberfläche z.B. durch ein Herauslösen von Alkalien und Silizium und führen beim Fortschreiten des Prozesses zur Trübung der Oberfläche. Wissenschaftlern aus Jena ist es gelungen, die Korrosionsbeständigkeit von Glas durch ein einfaches und kostengünstiges Verfahren der Oberflächenmodifikation erheblich zu verbessern.

Erhöhung der Oberflächenkonzentration an Aluminium und Verringerung der ausgelaugten Konzentration an Silicium und Natrium durch die CCVD-Beschichtung.

Abb.: Erhöhung der Oberflächenkonzentration an Aluminium und Verringerung der ausgelaugten Konzentration an Silicium und Natrium durch die CCVD-Beschichtung. (Bild: INNOVENT, Jena)

Die weit verbreiteten Kalk-Natron-Gläser sind zwar günstiger als z.B. Borosilikatglas in der Herstellung, jedoch unbefriedigend in ihrer Korrosionsbeständigkeit. Durch Zusatz von Metalloxiden (z.B. von Aluminium, Zirkon, Zink oder Bor) läßt sich ihre Beständigkeit erhöhen, es treibt jedoch auch die Kosten in die Höhe. Letztlich würde es reichen, lediglich die Oberfläche entsprechend zu Modifizieren. Dies kann nachträglich mit gängigen Verfahren zur Erzeugung funktioneller Schichten erfolgen. Bei der „Combustion Chemical Vapour Deposition“ (CCVD, Flammenpyrolyse) wird eine Flamme über die Oberfläche geführt. Dem Brenngas zugesetzte Chemikalien („Precursoren“) bilden in der Flamme hochreaktive Verbindungen, welche sich mit der Oberfläche vernetzen und eine neue Schicht erzeugen. Zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit wird eine aluminiumhaltige Vorläufersubstanz verwendet, die nach der Reaktion in der Flamme als Aluminiumoxid in die Glasoberfläche eingebaut wird.

Bereits der Einbau geringer Mengen Aluminiumoxid führt zu deutlich erhöhter Beständigkeit gegen Auslaugung durch Wasser, weshalb eine kostengünstige Integration des Verfahrens in laufende Produktionsprozesse möglich ist. Die sonstigen Materialeigenschaften (Bruchstabilität, Transmission, etc.) werden nur unwesentlich verändert. Mit dieser Beschichtung kann eine einhundertfache Verbesserung der Beständigkeit von Kalk-Natron-Glas erreicht werden. Es ist dann ebenso wasserbeständig wie die deutlich teureren Borosilikatgläser. Für Anwendungen wie in der Solartechnik ist dabei von Interesse, dass die Transmission des Flachglases durch die Behandlung maximal um 0,5 % sinkt.

INNOVENT / KK

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