Institut für Oberflächen- und Dünnschichttechnik

Am Institut für Oberflächen- und Dünnschichttechnik (IfOD) werden seit dem Jahr 2000 anspruchsvolle angewandte Forschungsaufgaben in Kooperation mit industriellen Partnern aus der Region realisiert. Als industrienahes In-Institut der Hochschule Wismar bündelt es Kompetenzen auf den Gebieten der Schichtherstellung, Schichtanwendung, Schichtcharakterisierung sowie Oberflächenanalyse und stellt so den direkten Bezug zwischen Lehre und Praxis her.

Das IfOD hat sich der anwendungsorientierten Forschung verschrieben. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Entwicklung und Charakterisierung neuer, funktionaler Werkstoffe bzw. Werkstoffverbunde, Oberflächen, Materialien und Prozesse. Dabei begleitet das IfOD Forschungsprojekte von der Entwicklung und Charakterisierung der Verfahrenstechnik bis hin zur materialwissenschaftlichen Analytik und Prototypenentwicklung - Bild oben: DC-Rohrmagnetron für solarthermische Kollektoren in Erprobung.

Forschungsfelder

Gassensorik

Das Institut für Oberflächen- und Dünnschichttechnik beschäftigt sich seit seiner Gründung mit der Erforschung von funktionellen Schichten für den Einsatz in der Gassensorik. Dieser Forschungsbereich wird insbesondere durch die Tatsache gefördert, dass es in der näheren Region eine Konzentration von Unternehmen gibt, die sich auf die Entwicklung und Fertigung von Gassensoren und Gasanalysesystemen spezialisiert haben. Das IfOD positioniert sich in diesem Umfeld als wissenschaftlicher Begleiter von Innovationen auf diesem Gebiet.

Das Hauptaugenmerk in diesem Forschungsbereich liegt auf der Erhöhung von Sensitivitäten, der Verminderung von Querempfindlichkeiten oder der Verbesserung des Ansprechverhaltens der Sensoren. Dazu werden Metalloxid-Schichten verwendet, die z. B. in ihrer Morphologie (Porosität) oder durch eine Nanodotierung gezielt verändert werden. Außerdem finden Nanostrukturen wie z. B. Kohlenstoff-Nanoröhrchen (kurz CNT) Einsatz, die mit Nanokatalysatoren beschichtet werden. Als Ergebnis dieser Forschungen werden elektrisch oder auch optisch betriebene Funktionsmuster bzw. Prototypen von gasspezifischen Sensoren entwickelt.

Aufgrund der ähnlichen Wirkprinzipien finden die zur Erforschung von gassensitiven Oberflächen verwendeten Materialien und Technologien auch Anwendung im Bereich der Brennstoffzellenforschung. Hier stehen Polymer-Elektrolyt-Membranen und Membran-Elektroden-Einheiten (membran electrode assembly, kurz MEA) im Zentrum unserer Arbeiten.

Medizintechnik

Medizintechnisch interessante Materialien sind seit 2008 zunehmend Forschungsgegenstand am IfOD geworden. Dabei verbinden wir unsere materialwissenschaftliche Kompetenzen mit dem wachsenden Innovationsdrang der insbesondere regional stark vertretenden medizintechnischen Unternehmen.

Im näheren Interesse stehen modifizierte diamantähnliche Kohlenstoffschichten (diamond like carbon, kurz DLC) als biokompatible, antibakterielle oder medikative Oberflächen für Implantate, die Verwendung von oberflächenveredelten keramischen und polymeren Werkstoffen für medizinische Geräteentwicklung und neuartige Oberflächen für minimalinvasive medizinische Instrumente. Außerdem beschäftigen wir uns im Bereich der regenerativen Medizin mit nanodotierten Oberflächen, um spezielle Oberflächeneigenschften abbilden zu können.

Neue Materialien

Unter neuen Materialien verstehen wir Werkstoffe, die aufgrund einer gezielten Veränderung ihrer atomaren oder molekularen Struktur oder durch die Kombination / den Verbund mehrerer konventioneller Materialien innovative neue Eigenschaften aufweisen. Durch die Erforschung dieser Materialien und deren Herstellungstechnologien werden neuartige Produkte bzw. Produkte mit signifikant verbesseren Eigenschaften entwickelt.

Beispiele hierfür sind die diamantähnlichen Kohlenstoffschichten (diamond like carbon, kurz DLC) oder die Kohlenstoff-Nanoröhrchen (carbon nanotubes, kurz CNT). Wir erforschen der Herstellung und gezielte Modifikation dieser Werkstoffe, um sie z. B. in der Gassensorik oder der Medizintechnik einsetzen zu können.

Ein weiterer Fokus liegt auf der Verbesserung von Oberflächeneigenschaften (z. B. Härte, Antihafteigenschaft, Reib- und Gleiteigenschaften), welche wir durch den Einsatz von metallischen, keramischen oder polymeren Nano- und Mikroschichten gezielt einstellen. Dadurch wird das Feld der Nanotechnologien immer stärker in neue Produkte integriert, was neben den verbesserten Anwendungseigenschaften auch zielführend im Bereich der Energie- und Ressourceneffizienz ist.

Polymertechnologien

Das Institut für Oberflächen- und Dünnschichttechnik kooperiert im Bereich Polymertechnologien mit dem Institut für Polymertechnologien e.V.

Kompetenzfelder

Beschichtung

Das Institut für Oberflächen- und Dünnschichttechnik verfügt über ein breites Spektrum an modernen Beschichtungstechnologien, um insbesondere Schichten im Nano- und Mikromaßstab aus unterschiedlichen metallischen, keramischen oder polymeren Materialien herzustellen.

Die wissenschaftlichen Forschungen und industriellen Entwicklungen zielen darauf ab, diese Methoden stetig weiterzuentwickeln und gezielt miteinander zu kombinieren, um neue Oberflächen mit innovativen Eigenschaften herstellen zu können.

Hierzu stehen am Institut u. a. folgende Geräte und Anlagen zur Verfügung:

  • Hochvakuum-Bedampfungsanlage Hochvakuum Dresden B30
  • Magnetron-Sputteranlage Balzers PLS 500 (AC / DC / reaktiv)
  • PE-CVD-Anlage Roth&Rau (ECR-Anreguung bzw. RF-Anregung mit Hochtemperaturelektrode FAP-Dresden)
  • PE-CVD-Anlage Z550 (mit RF-Anregung)
  • Spin Coating
  • Flammspritzen

Analytik

Neben Herstellungstechnologien verfügt das IfOD, für die materialwissenschaftliche Analytik sowie Charakterisierung der entwickelten Werkstoffe und Materialien, über moderne Geräte:

  • Focussed Ion Beam mit FEK-REM Zeiss Auriga Compact
  • Transmissionselektronen-
    mikroskop Philips CM 200 (inkl. EDX Edax)
  • Rasterelektronenmikroskope Zeiss DSM 962 (EDX Oxford) und DSM 960a
  • Lichtmikroskope Zeiss und Olympus (bis x=1000)
  • Stereoauflichtmikroskop Olympus SZX12 (bis x=90)
  • Impedanzspektroskopie Zahner IM6e
  • Spektralphotometer UV-VIS Zeiss M40
  • IR-Spektrometer Zeiss M80
  • MTS NanoIndenter XP inkl. LateralForce und NanoVision
  • Verschleißtester KaloMAX NT
  • optische Dünnfilmmesssystem TF-C-UVIS von Scientific Instruments
  • Sensormessstände mit Gasflusssteuersystemen von MKS und Ein- und Zwei-Zonen-Öfen bis zu 1400 °C
  • Mechanische Messtechnik (Einstich- u. Kratztester mit Kraftregistrierung)
  • Elektrische Messtechnik (HALL, Leitfähigkeit)

Kunststofftechnik

Das Institut für Oberflächen- und Dünnschichttechnik kooperiert im Bereich Kunststofftechnik mit dem
Institut für Polymertechnologien e.V

Geräte und Anlagen:

  • Spritzguss (1 und 2 Komponenten)
  • Rapid-Tooling EOSINT M 250 Xtended
  • 3d-CAD und FEM
  • Kunststoffanalytik DSC / DMA / TMA