DE102005031955B4 - Process for the production of two- and three-dimensional moldings and their use - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung von oxidischen oder keramischen Formkörpern, wobei den Grünkörpern zu Grunde liegende Abscheidekörper durch elektrophoretische Abscheidung von oxidischen oder keramischen Partikeln aus einer Suspension gebildet werden, wobei eine der Elektroden für die elektrophoretische Abscheidung in der Suspension angeordnet ist, und die Partikel auf und/oder in einer in der Suspension angeordneten strukturierten porösen Form abgeschieden werden, welche die Negativform des jeweiligen Abscheidekörpers hat und eine mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit gefüllten Raum aufweist, in dem die andere Elektrode für die elektrophoretische Abscheidung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Form durch Laserinterferenz oder holographische Lithographie zwei- oder dreidimensional periodisch strukturiert wird.method for the production of oxide or ceramic moldings, wherein to the green bodies too Underlying separation body by electrophoretic deposition of oxide or ceramic Particles are formed from a suspension, wherein one of the electrodes for the Electrophoretic deposition is arranged in the suspension, and the particles are disposed on and / or in suspension structured porous Form are deposited, which are the negative form of each separating body and has a space filled with an electrically conductive fluid, in which the other electrode for the electrophoretic deposition is arranged, characterized that the porous one Form due to laser interference or holographic lithography. or periodically structured three-dimensionally.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, zur Herstellung oxidischer oder keramischer Grünkörper zur Manipulation der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen, aus welchen zweidimensionale Formkörper oder dreidimensionale Formkörpern mittels Sintern hergestellt, wobei die den Grünkörpern zu Grunde liegenden Abscheidekörper durch elektrophoretische Abscheidung von oxidischen oder keramischen Partikeln aus einer Suspension gebildet werden, wobei eine der Elektroden für die elektrophoretische Abscheidung in der Suspension angeordnet ist.The The invention relates to a method according to the preamble of the claim 1, for the production of oxidic or ceramic green bodies for Manipulating the propagation of electromagnetic waves, from which two-dimensional moldings or three-dimensional moldings produced by sintering, wherein the green bodies underlying the deposition by Electrophoretic deposition of oxide or ceramic particles are formed from a suspension, wherein one of the electrodes for the electrophoretic deposition is arranged in the suspension.
Stand der Technik:State of the art:
Vorrichtungen zur Manipulation der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen haben sich in jüngster Vergangenheit unter anderem als Alternative zu elektrischen Schaltkreisen etabliert, da sie Signale mit Lichtgeschwindigkeit übertragen. Der Vorteil ist eine wesentlich schnellere Übermittlung der Signale im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen. Der Vorteil von oxidischen und keramischen Partikeln liegt im notwendig hohen Brechungsindex, der für solche Vorrichtungen gefordert wird.devices to manipulate the propagation of electromagnetic waves in the youngest Past among other things as an alternative to electrical circuits established because they transmit signals at the speed of light. The advantage is a much faster transmission of signals in the Compared to conventional Devices. The advantage of oxide and ceramic particles lies in the necessarily high refractive index required for such devices becomes.
Insbesondere hat sich Titandioxid als Material zur Herstellung von Vorrichtungen zur Manipulation der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen, insbesondere Photonischer Strukturen, sehr gut bewährt und hat den Vorteil, dass neben der sehr guten Festigkeit der Grünkörper und Formkörper auch eine sehr gute Transparenz für einen weiten Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums gegeben ist. Siliziumdioxid hat sich als Lichtleitfaser für die optische Datenübermittlung sehr gut bewährt und hat den Vorteil, dass eine sehr gute Verfügbarkeit gewährleistet ist. Nachteilig bei beiden Materialien wirken sich jedoch die hohe Schmelztemperatur und die hohe Oberflächenspannung der Schmelze aus. Es ist daher wünschenswert, oxidische oder keramische Vorrichtungen zur Manipulation der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen mittels eines elektrophoretischen Verfahrens nasschemisch endkonturnah herzustellen.Especially has titanium dioxide as a material for making devices for manipulating the propagation of electromagnetic waves, in particular Photonic structures, very well proven and has the advantage that in addition to the very good strength of the green body and molded body too a very good transparency for a wide wavelength range given the electromagnetic spectrum. Has silicon dioxide itself as an optical fiber for the optical data transmission very well proven and has the advantage of ensuring very good availability is. The disadvantage of both materials, however, the high impact Melting temperature and the high surface tension of the melt. It is therefore desirable oxidic or ceramic devices for propagation manipulation electromagnetic waves by means of an electrophoretic method wet-chemically produce near-net shape.
Unabhängig von der Verwendung der Vorrichtung muss jedes Herstellungsverfahren mehrere grundlegende Anforderungen erfüllen. Wichtig ist vor allem die hohe Genauigkeit der Struktur. Es müssen sehr enge Toleranzen eingehalten werden. Des Weiteren soll die Herstellung der Formkörper kostengünstig und die Herstellungsverfahren schnell und möglichst einfach durchzuführen sein. Des Weiteren ist eine gute Reproduzierbarkeit des Verfahrens wichtig, auch um eine geringe Ausfallquote zu gewährleisten.Independent of The use of the device requires every manufacturing process meet several basic requirements. Above all, it is important the high accuracy of the structure. It must comply with very tight tolerances become. Furthermore, the production of the moldings should cost and the manufacturing process must be quick and easy to carry out. Furthermore, a good reproducibility of the process is important also to ensure a low failure rate.
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lassen sich jedoch weder in
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Aus „Electrophoretic Deposition of Latex-Based 3D Colloidal Photonic Crystals: A Technique for Rapid Production of High-Quality Opals" (Chemistry of Materials 12, 2000, p. 2721–2726, Autoren: A. L. Rogach, N. A. Kotov et al.) ist ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Photonischen Kristalls aus Polystyrol beziehungsweise Cadmiumtellurit (CdTe) mittels elektrophoretischer Abscheidung bekannt. Es lassen sich jedoch keine Hinweise finden, dass dieses Verfahren mit Titandioxid oder Siliziumdioxid oder keramischen oder oxidischen Partikeln allgemein durchgeführt werden kann. Darüber hinaus lassen sich keine Hinweise darauf finden, dass die Partikel an einer porösen Form abgeschieden werden. Des Weiteren lassen sich keine Hinweise darauf finden, dass das Verfahren mit Wasser als Dispergiermedium durchgeführt werden kann.From "Electrophoretic Deposition of Latex-Based 3D Colloidal Photonic Crystals: A Technique for Rapid Production of High-Quality Opals "(Chemistry of Materials 12, 2000, p. 2721-2726, Authors: A.L. Rogach, N.A. Kotov et al.) Is a method for Preparation of a three-dimensional photonic crystal of polystyrene or Cadmiumtellurit (CdTe) by means of electrophoretic Deposition known. However, there are no indications that this process with titania or silica or ceramic or oxidic particles can generally be carried out. Furthermore There is no indication that the particles are on a porous Form are deposited. Furthermore, no hints find that the process with water as the dispersing medium carried out can be.
Aufgabenstellung:Task:
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein eingangs genanntes Verfahren derart auszubilden, dass es zur Herstellung aus oxidischen oder keramischen Partikeln bestehenden Grünkörpern geeignet ist.It is the object of the invention, an initially mentioned method form such that it for the production of oxidic or ceramic particles existing green bodies is suitable.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution This object is apparent from the features of the characterizing Part of claim 1. Advantageous developments of the invention emerge from the dependent claims.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung oxidischer oder keramischer Grünkörper zur Manipulation elektromagnetischer Wellen, aus welchen Formkörper mittels Sinterung herstellbar sind, wobei der den Grünkörpern zu Grunde liegende Abscheidekörper durch elektrophoretische Abscheidung von oxidischen oder keramischen Partikeln aus einer Suspension gebildet werden, wobei eine der Elektroden in der Suspension angeordnet ist, so dass die Partikel auf einer in der Suspension angeordneten zweidimensional strukturierten oder in einer in der Suspension angeordneten dreidimensional strukturierten porösen Form abgeschieden werden, welche die Negativform des jeweiligen Abscheidekörpers hat und darüber hinaus einen mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit gefüllten Raum aufweist, in dem die andere Elektrode für die elektrophoretische Abscheidung angeordnet ist.According to the invention is a method for producing oxidic or ceramic green bodies for Manipulation of electromagnetic waves from which shaped bodies by means of Sintering can be produced, wherein the green bodies underlying the deposition body by Electrophoretic deposition of oxide or ceramic particles are formed from a suspension, wherein one of the electrodes is arranged in the suspension, so that the particles on one arranged in the suspension two-dimensionally structured or in a three-dimensionally structured one arranged in the suspension porous Form are deposited, which are the negative form of each separating body has and about has a space filled with an electrically conductive liquid, in which the other electrode for the electrophoretic deposition is arranged.
Dadurch, dass die oxidischen oder keramischen Partikel auf einer in der Suspension angeordneten zweidimensional strukturierten porösen Form oder in einer in der Suspension angeordneten dreidimensional strukturierten porösen Form abgeschieden werden, welche die Negativform des Abscheidekörpers hat, wird auf einfache Weise durch elektrophoretische Abscheidung ein Abscheidekörper gebildet, dessen Geometrie der inversen Geometrie des Formkörpers entspricht, gegebenenfalls bis auf nicht nennenswerte Abweichungen. Dies ist äußerst vorteilhaft, da, wie eingangs berichtet wurde, eine sehr hohe Genauigkeit notwendig ist.Thereby, that the oxide or ceramic particles on one in the suspension arranged two-dimensionally structured porous form or in one in the Suspension arranged three-dimensionally structured porous form are deposited, which has the negative shape of the Abscheidekörpers, becomes easily by electrophoretic deposition collecting bodies formed, whose geometry corresponds to the inverse geometry of the molding, if necessary, except for minor differences. This is extremely beneficial because, as previously reported, a very high accuracy necessary is.
Durch die Anordnung der anderen Elektrode für die elektrophoretische Abscheidung in dem mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit gefülltem Raum, wird eine sehr gute Abscheidung von oxidischen oder keramischen Partikeln auf der zweidimensional strukturierten oder in der dreidimensional strukturierten porösen Form erreicht. Dadurch, dass die Form ionendurchlässig ist, können bei der elektrolytischen Zersetzung des Dispergiermediums Wasser entstehende Ionen sowie alle weiteren im System vorhandenen freien Ionen die Form durchdringen, wodurch sie zur anderen Elektrode gelangen. Die durch die Rekombination entstehenden Gase befinden sich damit an der anderen Elektrode und nicht an der Form. Hierdurch kann eine wässrige Suspension verwendet werden, denn die Gasblasen werden nicht in den Abscheidekörper eingebaut, so dass keine Fehlstellen in dem Abscheidebeziehungsweise Grünkörper entstehen. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von Vorrichtungen zur Manipulation elektromagnetischer Wellen, insbesondere bei der Herstellung Photonischer Kristalle, von sehr großem Vorteil. Die Verwendung von Wasser als Dispergiermedium ist deshalb besonders vorteilhaft, da auf Grund dessen hoher Dielektrizitätskonstante sehr hohe Abscheideraten erzielt werden, wodurch die Prozessdauer verkürzt wird.By the arrangement of the other electrode for the electrophoretic deposition in the space filled with an electrically conductive liquid a very good deposition of oxide or ceramic particles on the two-dimensionally structured or in the three-dimensional structured porous Shape achieved. Because the form is permeable to ions, can in the electrolytic decomposition of the dispersion medium water resulting ions and all other free in the system Ions penetrate the mold, causing them to pass to the other electrode. The gases resulting from the recombination are therewith on the other electrode and not on the shape. This can be a aqueous Suspension are used because the gas bubbles are not in the separation body built so that no defects in the Abscheiderbziehungsweise Green bodies arise. This is especially true in the manufacture of devices for Manipulation of electromagnetic waves, in particular during manufacture Photonic crystals, of great advantage. The usage of water as dispersing medium is therefore particularly advantageous because of its high dielectric constant very high deposition rates achieved, which shortens the process duration.
Die zweidimensional strukturierte poröse Form oder die dreidimensional strukturierte poröse Form ist elektrisch nicht leitend und weist auch keine halbleitenden Eigenschaften auf und hat eine Porengröße von 10 Nanometer bis 10 Mikrometer, bevorzugt 500 Nanometer bis 1 Mikrometer, besonders bevorzugt zwischen größer 60 Nanometer und 1 Mikrometer. Darüber hinaus ist sie durch Wasser benetzbar. Der Kontaktwinkel zwischen poröser Form und Wasser ist dementsprechend kleiner als 90°, bevorzugt kleiner als 80°. Als Material für die poröse Form eignen sich dem Fachmann bekannte Kunststoffe, insbesondere Polystyrol (PS), besonders bevorzugt Polyethersulfon (PES). Wenn oben genannte Kriterien erfüllt sind, eignen sich auch andere Materialien für die Herstellung der porösen Form.The two-dimensionally structured porous shape or the three-dimensional structured porous form is electrically non-conductive and also has no semiconducting Properties and has a pore size of 10 nanometers to 10 Micrometer, preferably 500 nanometers to 1 micrometer, especially preferably between greater than 60 nanometers and 1 micron. About that It is also wettable by water. The contact angle between porous Shape and water is accordingly smaller than 90 °, preferably less than 80 °. As material for the porous one Shape are known in the art plastics, in particular Polystyrene (PS), more preferably polyethersulfone (PES). If meets the above criteria Other materials are suitable for the production of the porous form.
Als Elektroden werden chemisch resistente und elektrisch leitfähige Materialien verwendet. Ferner sind auch Materialien einsetzbar, die mit chemisch resistenten und elektrisch leitfähigen Materialien beschichtet sind. Bevorzugtes Elektrodenmaterial sind Wolfram, Tantal, Graphit, Edelmetalle oder elektrisch leitfähige Kunststoffe. Ferner können die Elektroden auch aus Legierungen zuvor genannter Materialien bestehen und/oder mit oben stehen Materialien beschichtet sein. Dadurch wird die Kontamination des abgeschiedenen Formkörpers vermieden. Als Dispergiermiedium wird Wasser, insbesondere deionisiertes Wasser, bevorzugt destilliertes Wasser, besonders bevorzugt bidestilliertes Wasser verwendet.The electrodes used are chemically resistant and electrically conductive materials. Furthermore, it is also possible to use materials that are coated with chemically resistant and electrically conductive materials. Preferred electrode material are tungsten, tantalum, graphite, precious metals or electrically conductive plastics. Furthermore, the electrodes can also consist of alloys of the aforementioned materials and / or be coated with materials above. As a result, the contamination of the deposited molded body is avoided. The dispersing medium is water, in particular deionized water, preferably distilled water, particularly preferably used bidistilled water.
Als sehr vorteilhaft hat sich eine Ausführung der Erfindung herausgestellt, bei der die Siliziumdioxid Partikel beziehungsweise die Titandioxid Partikel eine möglichst runde Form aufweisen.When very advantageous, an embodiment of the invention has been found when the silica particles or the titanium dioxide Particles one as possible have round shape.
Darüber hinaus hat sich die Zugabe eines Dispergierhilfsmittels, bevorzugt Tetramethylammoniumhydoxid (TMAH) oder Natriumhydroxid (NaOH) beziehungsweise Salzsäure (HCl) als vorteilhaft erwiesen. Dadurch lässt sich auf einfache Weise der pH-Wert einstellen. Des Weiteren ist Natrium im Glasnetzwerk als Netzwerkwandler bekannt, so dass zusätzlich die Sintertemperatur herabgesetzt wird.Furthermore has the addition of a dispersing aid, preferably tetramethylammonium (TMAH) or sodium hydroxide (NaOH) or hydrochloric acid (HCl) proved to be advantageous. This can be done easily adjust the pH. Furthermore, sodium is in the glass network known as a network converter, so that additionally the sintering temperature is lowered.
Als vorteilhaft für die Leitfähigkeit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit hat sich ein Wert von 0,5 Millisiemens pro Zentimeter bis 175 Millisiemens pro Zentimeter, insbesondere 1,5 Millisiemens pro Zentimeter bis 100 Millisiemens pro Zentimeter, bevorzugt größer 2 Millisiemens pro Zentimeter bis 75 Millisiemens pro Zentimeter erwiesen.When advantageous for the conductivity the electrically conductive liquid has a value of 0.5 millisiemens per centimeter to 175 millisiemens per centimeter, especially 1.5 millisiemens per centimeter to 100 millisiemens per centimeter, preferably greater than 2 millisiemens per centimeter to 75 millisiemens per centimeter proved.
Als vorteilhaft für die Trocknung des Abscheidekörpers hat sich darüber hinaus die dem Fachmann bekannte überkritische Trocknung erwiesen. Darüber hinaus ist es auch vorteilhaft, den Abscheidekörper bei Raumtemperatur zu trocknen. Eine weitere, besondere Trocknungsmethode ist das Trocknen in gesättigter Atmosphäre, da dadurch Rissbildung vermieden wird.When advantageous for the drying of the separation body has about it In addition, the known to those skilled supercritical drying proven. About that In addition, it is also advantageous to the separation body at room temperature dry. Another special drying method is drying in saturated The atmosphere, as this cracking is avoided.
Als vorteilhaft hat sich außerdem die Sinterung in einem Zonensinterofen bei Temperaturen zwischen 1200°C und 1700°C, vorzugsweise zwischen größer 1250°C und 1500°C erwiesen. Dabei wird eine Geschwindigkeit von 1 bis 15 Millimeter pro Minute, insbesondere 5 bis 12 Millimeter pro Minute, bevorzugt 8 Millimeter pro Minute, eingehalten. In einer anderen Ausführung des Verfahrens wird der Grünkörper in einem Vakuumsinterofen oder einem Kammersinterofen gesintert.When has also been beneficial the sintering in a zone sintering furnace at temperatures between 1200 ° C and 1700 ° C, preferably between greater than 1250 ° C and 1500 ° C proven. At a speed of 1 to 15 millimeters per minute, in particular 5 to 12 millimeters per minute, preferably 8 millimeters per minute, respected. In another embodiment of the method, the green body is in sintered a vacuum sintering furnace or a Kammersinterofen.
Darüber hinaus
teilt die poröse
Form
Eine
weitere besondere Ausführung
der Anordnung zur erfindungsgemäßen Durchführung des Verfahrens
ist in
Ausführungsbeispiele:EXAMPLES
Beispiel 1:Example 1:
In einen 300 ml Kunststoffbecher wurde 54,72 g bidestilliertes Wasser eingefüllt. Des Weiteren wurde 5,28 g Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) zugegeben. Mit Hilfe eines handelsüblichen Dissolvers wurde eine Pulvermischung, bestehend aus 32 g Degussa Aerosil® OX50 und 8 g Degussa Aerosil® A380 eingerührt. Die auf diese Art und Weise hergestellt Suspension hatte dementsprechend eine Feststoffanteil von 40,0 Gew.-%. Der pH-Wert der so hergestellten Suspension lag bei 12,0, die Leitfähigkeit bei 4,08 Millisiemens pro Zentimeter.Into a 300 ml plastic beaker was charged 54.72 g bidistilled water. Further, 5.28 g of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) was added. With the help of a commercially available dissolver, a powder mixture consisting of 32 g of stirred Degussa Aerosil ® OX50 and 8 g of Degussa Aerosil ® A380. Accordingly, the suspension prepared in this way had a solids content of 40.0% by weight. The pH of the suspension thus prepared was 12.0, the conductivity at 4.08 millisiemens per centimeter.
Die
so hergestellte Suspension wurde in den Raum
Die Struktur war eine periodische Anordnung von runden Ausnehmungen im PES, die eine Periode von 2 Mikrometern hatte.The Structure was a periodic arrangement of round recesses in the PES, which had a period of 2 microns.
Die
angelegte elektrische Gleichspannung der Gleichspannungsquelle
Nach der Abscheidung wurde der Grünkörper aus der porösen Form entformt und bei Raumtemperatur für 48 Stunden getrocknet. Die Dichte des so hergestellten Grünkörpers wurde mit Hilfe des Archimedesschen Prinzips bestimmt und betrug 1,14 Gramm pro Kubikzentimeter. Der so hergestellte Grünkörper wurde bei einer Temperatur von 1300° Celsius in einem Zonensinterofen mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,8 Millimetern pro Minute gesintert. Danach wies die Struktur eine Dichte von 2,2 Gramm pro Kubikzentimeter auf. Der lineare Schrumpf betrug 18%. Darüber hinaus lag eine Bandlücke im Bereich einer Wellenlänge von 5,0 Mikrometer bis 6,67 Mikrometer für transversal elektrisch (TE) polarisiertes Licht vor, was einer Größe der Bandlücke von 25,04% entspricht.To the deposition became the green body the porous one Mold removed and dried at room temperature for 48 hours. The Density of the green body thus produced was determined by Archimedes' principle and was 1.14 grams per cubic centimeter. The green body thus produced was at a temperature of 1300 ° Celsius in a zone sintering oven at a feed rate of 0.8 Sintered millimeters per minute. After that, the structure had a Density of 2.2 grams per cubic centimeter. The linear shrinkage was 18%. About that there was a band gap in the range of one wavelength from 5.0 microns to 6.67 microns for transverse electrical (TE) polarized light in front of, which is a size of the band gap of 25.04% corresponds.
Beispiel 2:Example 2:
In einen 300 ml Kunststoffbecher wurde 53,42 g bidestilliertes Wasser eingefüllt. Des Weiteren wurde 6,58 g Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) zugegeben. Mit Hilfe eines handelsüblichen Dissolvers wurden 40 g Titandioxid P25 der Firma Aerosil Nippon eingerührt. Die auf diese Art und Weise hergestellt Suspension hatte dementsprechend eine Feststoffanteil von 40,0 Gew.-%. Der pH-Wert der so hergestellten Suspension lag bei 12,2, die Leitfähigkeit bei 4,96 Millisiemens pro Zentimeter.In A 300 ml plastic cup was 53.42 g bidistilled water filled. Further, 6.58 g of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) was added. With the help of a commercial dissolver 40 g of titanium dioxide P25 from Aerosil Nippon were stirred in. The Suspension produced in this way had accordingly one Solids content of 40.0 wt .-%. The pH of the thus prepared Suspension was 12.2, the conductivity was 4.96 millisiemens per centimeter.
Die
so hergestellte Suspension wurde in den Raum
Die Struktur war kubisch-flächenzentriert (kfz) mit einem Gitterparameter von 1,5 Mikrometern.The Structure was cubic-face centered (fcc) with a lattice parameter of 1.5 microns.
Die
angelegte elektrische Gleichspannung der Gleichspannungsquelle
Nach der Abscheidung wurde der Grünkörper in der porösen Form bei Raumtemperatur für 72 Stunden getrocknet. Danach wurde der Grünkörper in der porösen Form in einem Kammerofen, welcher mit 10 Kelvin pro Minute auf 800° Celsius aufgeheizt wurde, eine Stunde bei 800° Celsius gehalten. Die Abkühlrate betrug 20 Kelvin pro Minute. Auf diese Art und Weise wurde die poröse Form entfernt, so dass der Abscheidekörper übrig bleib. Die Dichte des so hergestellten Grünkörpers wurde mit Hilfe des Archimedesschen Prinzips bestimmt und betrug 1,92 Gramm pro Kubikzentimeter. Der so hergestellte Grünkörper wurde schließlich bei einer Temperatur von 1400° Celsius in einem Zonensinterofen mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,8 Millimetern pro Minute gesintert. Danach wies die Struktur eine Dichte von 2,895 Gramm pro Kubikzentimeter auf. Der lineare Schrumpf betrug 14%. Darüber hinaus lag eine Bandlücke im Bereich einer Wellenlänge von 2,5 Mikrometer bis 3 Mikrometer für transversal elektrisch (TE) polarisiertes und transversal magnetisch (TM) polarisiertes Licht vor, was einer Größe der Bandlücke von 16,67% entspricht.To the deposition was the green body in the porous one Mold at room temperature for Dried for 72 hours. Thereafter, the green body became the porous form in a chamber furnace, which at 10 Kelvin per minute to 800 ° Celsius was heated, held for one hour at 800 ° Celsius. The cooling rate was 20 Kelvin per minute. In this way became the porous form removed so that the separation body remain. The density of the green body thus produced was determined with the help of Archimedesschen Principle and was 1.92 grams per cubic centimeter. Of the thus produced green body was after all at a temperature of 1400 ° Celsius in a zone sintering oven at a feed rate of 0.8 Sintered millimeters per minute. After that, the structure had a Density of 2.895 grams per cubic centimeter. The linear shrinkage was 14%. About that there was a band gap in the range of one wavelength from 2.5 microns to 3 microns for transverse electrical (TE) polarized and transversely magnetic (TM) polarized light before, which is a size of the bandgap of 16.67% corresponds.
Beispiel 3:Example 3:
In einen 300 ml Kunststoffbecher wurde 53,42 g bidestilliertes Wasser eingefüllt. Des Weiteren wurde 6,58 g Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) zugegeben. Mit Hilfe eines handelsüblichen Dissolvers wurden 40 g Titandioxid P25 der Firma Aerosil Nippon eingerührt. Die auf diese Art und Weise hergestellt Suspension hatte dementsprechend eine Feststoffanteil von 40,0 Gew.-%. Der pH-Wert der so hergestellten Suspension lag bei 12,2, die Leitfähigkeit bei 4,96 Millisiemens pro Zentimeter.In A 300 ml plastic cup was 53.42 g bidistilled water filled. Further, 6.58 g of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) was added. With the help of a commercial dissolver 40 g of titanium dioxide P25 from Aerosil Nippon were stirred in. The Suspension produced in this way had accordingly one Solids content of 40.0 wt .-%. The pH of the thus prepared Suspension was 12.2, the conductivity was 4.96 millisiemens per centimeter.
Die
so hergestellte Suspension wurde in den Raum
Die
angelegte elektrische Gleichspannung der Gleichspannungsquelle
Nach der Abscheidung wurde der Grünkörper aus der porösen Form entformt und in gesättigter Atmosphäre während 72 Stunden getrocknet. Die Dichte des so hergestellten Grünkörpers wurde mit Hilfe des Archimedesschen Prinzips bestimmt und betrug 1,77 Gramm pro Kubikzentimeter. Der so hergestellte Grünkörper wurde schließlich bei einer Temperatur von 1400° Celsius in einem Zonensinterofen mit einer Geschwindigkeit von 0,8 Millimetern pro Minute gesintert. Danach wies die Struktur eine Dichte von 3,892 Gramm pro Kubikzentimeter auf. Der lineare Schrumpf betrug 14%. Darüber hinaus lag eine Bandlücke im Bereich einer Wellenlänge von 5,0 Mikrometer bis 6,67 Mikrometermeter für transversal elektrisch (TE) polarisiertes Licht vor, was einer Größe der Bandlücke von 25,04% entspricht. Entlang des rechtwinkligen Liniendefekts konnte sich die Wellenlänge von 5,5 Mikrometern ausbreiten und wurde gezielt entlang des Defekts um 90° umgelenkt. Der Verlust bei der Umlenkung betrug dabei 1% der Anfangsintensität.To the deposition became the green body the porous one Mold demolded and in a saturated atmosphere during 72 Hours dried. The density of the green body thus produced was determined by Archimedes' principle and amounted to 1.77 Grams per cubic centimeter. The green body thus produced was after all at a temperature of 1400 ° Celsius in a zone sintering oven at a speed of 0.8 millimeters sintered per minute. Thereafter, the structure had a density of 3.892 Grams per cubic centimeter. The linear shrinkage was 14%. About that there was a band gap in the range of one wavelength from 5.0 micrometers to 6.67 micrometers for transverse electrical (TE) polarized light in front of, which is a size of the band gap of 25.04% corresponds. Along the right-angled line defect could the wavelength spread out of 5.5 microns and was targeted along the defect deflected by 90 °. The loss in the deflection was 1% of the initial intensity.
Beispiel 4:Example 4:
In einen 300 ml Kunststoffbecher wurde 53,42 g bidestilliertes Wasser eingefüllt. Des Weiteren wurde 6,58 g Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) zugegeben. Mit Hilfe eines handelsüblichen Dissolvers wurden 40 g Titandioxid P25 der Firma Aerosil Nippon eingerührt. Die auf diese Art und Weise hergestellt Suspension hatte dementsprechend eine Feststoffanteil von 40,0 Gew.-%. Der pH-Wert der so hergestellten Suspension lag bei 12,2, die Leitfähigkeit bei 4,96 Millisiemens pro Zentimeter.In A 300 ml plastic cup was 53.42 g bidistilled water filled. Further, 6.58 g of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) was added. With the help of a commercial dissolver 40 g of titanium dioxide P25 from Aerosil Nippon were stirred in. The Suspension produced in this way had accordingly one Solids content of 40.0 wt .-%. The pH of the thus prepared Suspension was 12.2, the conductivity was 4.96 millisiemens per centimeter.
Die
verwendete Zelle ist in
Die Struktur war kubisch-flächenzentriert (kfz) mit einem Gitterparameter von 1,5 Mikrometern, wobei ein rechtwinkliger Liniendefekt eingebracht wurde.The Structure was cubic-face centered (fcc) with a lattice parameter of 1.5 microns, with a rectangular Line defect was introduced.
Die
angelegte elektrische Gleichspannung der Gleichspannungsquelle
Nach der Abscheidung wurde der Grünkörper in der porösen Form bei Raumtemperatur für 72 Stunden getrocknet. Danach wurde der Grünkörper in der porösen Form in einem Kammerofen, welcher mit 10 Kelvin pro Minute auf 800° Celsius heizte, eine Stunde bei 800° Celsius gehalten. Die Abkühlrate betrug 20 Kelvin pro Minute. Die Dichte des so hergestellten Grünkörpers wurde mit Hilfe des Archimedesschen Prinzips bestimmt und betrug 1,92 Gramm pro Kubikzentimeter. Der so hergestellte Grünkörper wurde schließlich bei einer Temperatur von 1400° Celsius in einem Zonensinterofen mit einer Geschwindigkeit von 0,8 Millimetern pro Minute gesintert. Danach wies die Struktur eine Dichte von 3,888 Gramm pro Kubikzentimeter auf. Der lineare Schrumpf betrug 14%. Darüber hinaus lag eine Bandlücke im Bereich einer Wellenlänge von 2,5 Mikrometer bis 3 Mikrometer für transversal elektrisch (TE) polarisiertes und transversal magnetisch (TM) polarisiertes Licht vor, was einer Größe der Bandlücke von 16,67% entspricht. Entlang des Liniendefekts hat sich Licht der Wellenlänge 2,75 Mikrometer und transversal elektrischer (TE) Polarisierung ausgebreitet und wurde dabei um 90° umgelenkt bei einem Intensitätsverlust von 2,47%.To the deposition was the green body in the porous one Mold at room temperature for Dried for 72 hours. Thereafter, the green body became the porous form in a chamber furnace, which at 10 Kelvin per minute to 800 ° Celsius heated, one hour at 800 ° Celsius held. The cooling rate was 20 Kelvin per minute. The density of the green body thus produced was determined by Archimedes' principle and amounted to 1.92 Grams per cubic centimeter. The green body thus produced was after all at a temperature of 1400 ° Celsius in a zone sintering oven at a speed of 0.8 millimeters sintered per minute. Thereafter, the structure had a density of 3.888 grams per cubic centimeter. The linear shrinkage was 14%. Furthermore there was a band gap in the range of one wavelength from 2.5 microns to 3 microns for transverse electrical (TE) polarized and transversely magnetic (TM) polarized light before, which is a size of the bandgap of 16.67% corresponds. Along the line defect has light the wavelength 2.75 microns and transverse electric (TE) polarization spread and was thereby deflected by 90 ° with a loss of intensity of 2.47%.
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Rogach, A.L. u.a.: Electrophoretic Deposition of Latex-Based 3D Colloidal Photonic Crystals: A Technique for Rapid Production of High-Quality Opals. In: Chem. Mater., Vol. 12, No. 9, 2721-2726 , 2000 * |
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