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C. Eisenmenger-Sittner, A. Eder, H. Mahr, G. Schmid:
"PVD-Beschichtung fragiler, transparenter Granulate";
Vortrag: 20. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde, Wien; 01.07.2015 - 03.07.2015.

In der modernen Materialwissenschaft spielen Granulate eine vielfältige Rolle. Sie können als Ausgangsbasis für Kompositmaterialien gesehen werden, dienen in ihrer Ursprungsform aber auch als Träger für aktive Materialien wie z. B. chemisch reaktive Substanzen oder katalytische Schichten.
Oft kommen zur Funktionalisierung granularer Materialien CVD (Chemical Vapor Deposition) Methoden oder Methoden der Abscheidung aus der Flüssigphase zum Einsatz. Die Natur dieser Prozesse limitiert allerdings die Anzahl der abscheidbaren Materialien.
Mittels Methoden der physikalischen Abscheidung aus der Gasphase (Physical Vapor Deposition, PVD) lassen sich nahezu alle Elemente des Periodenystems sowie deren Oxide, Nitride oder Carbide abscheiden. Allerdings stellt die allseitige Beschichtung komplex geformter Objekte, wie es Granulate sind, ein Problem dar, da sich Quelle und die zu beschichtende Fläche in Sichtverbindung befinden müssen. Auch die Messung der Schichtdicke und Schichtgleichmässigkeit auf großen Ensembles von Partikeln mit Durchmessern im µm Bereich ist nicht trivial.
In diesem Beitrag wird ein PVD-System zur gleichmäßigen Beschichtung von Partikeln mit Größen von 10 - 500 µm vorgestellt. Ein spezieller Durchmischungs-mechanismus verhindert die Agglomeration der Partikel und ermöglicht eine gleichmäßige, allseitige Beschichtung auch fragiler Teilchen, die durch konventionelle Mischsysteme (z. B. Mischerblätter) zerstört würden.
Für den Spezialfall transparenter Granulate und transparenter Beschichtungen wird im weiteren ein Messystem vorgestellt, welches die Bestimmung der Schichtdicke auf großen Ensembles von Einzelpartikeln im oben gegebenen Grössenbereich ermöglicht. Es können mittlere Schichtdicken sowie Schichtdickenverteilungen bestimmt werden und so ein Rückschluß auf die Effizienz des Beschichtungsverfahrens gezogen werden.
Als Anwendungsbeispiele für die beschriebenen Verfahren dienen Diamantgranulate, welche als Basismaterial für thermische Senken zum Einsatz kommen, sowie hohle Mikroglaskugeln, welche als alternativer Wasserstoffspeicher verwendet werden können.
Diese Arbeit wurde vom Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) im Rahmen der Projekte P-19379, P-22718, TRP-6 und TRP-281 gefördert.