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Die Erfindung umfasst zwei Verfahren zur Herstellung einer transparenten und leitfähigen Beschichtung, wobei die Verfahren folgende Verfahrensschritte umfassen:
- a) Auftragen einer Lösung auf ein Substrat, wobei die Lösung ein Nanomaterial und wenigstens ein Lösungsmittel enthält,
- b) Verdampfung des Lösungsmittels.
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Zudem umfasst die Erfindung eine Beschichtung hergestellt gemäß einem der Verfahren sowie die Verwendung der Beschichtung.
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Transparente und leitfähige Beschichtungen werden seit einigen Jahren vor allem für den Einsatz in Touchscreens von Smartphones, Tablets oder auch Navigationsgeräten benötigt. Zudem nimmt auch die Anwendung dieser Beschichtungen in Fernseh- und Computerbildschirmen deutlich zu. Des Weiteren finden diese Beschichtungen ihren Einsatz in der Solarzelltechnologie, wo diese insbesondere in den Solarzellen selbst eingesetzt werden.
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In den Touchscreens werden vor allem leitfähige Beschichtungen benötigt, welche auf dem Prinzip der kapazitiven, eklektischen Änderung zwischen Nutzer und Beschichtung basieren. Dazu wird die Position der Berührung des Nutzers auf dem Touchscreen anhand der Veränderung des elektrischen Feldes ermittelt. In einigen neueren Touchscreens wird der Druck und dadurch die Berührung des Nutzers auf einer speziell beschichteten Folie ermittelt. Dazu wird eine elektrisch leitende Folie auf der Oberfläche des Bildschirmes des Smartphones oder Tablets angeordnet. Über diese leitenden Folien wird eine zweite Folie gelagert.
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Diese beiden Folien sind durch kleine Abstandshalter voneinander getrennt. Drückt der Nutzer nun auf die zweite Folie, fließt ein Strom. Die beschichtete, leitfähige Folie dient somit insgesamt der Informationsweitergabe und somit der Benutzung des Touchscreens.
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Alternativ kann eine mikrometerdünne Schicht, welche Strom leitet und beispielsweise aus ein einem Metalloxid besteht, auf einer Glasplatte aufgetragen werden. An den vier Ecken dieser Schicht ist eine elektrische Spannung angelegt, sodass das die Oberfläche der Schicht gleichmäßig elektrisch geladen ist. Durch die Berührung des Nutzers auf der Oberfläche kommt es zu einer Umverteilung der Ladung auf der Oberfläche und der Rechner, beispielsweise eines Mobiltelefons kann exakt bestimmen an welcher Stelle auf der Oberfläche die Ladungsverteilung stattfindet und bestimmt somit die Position der Berührung des Nutzers auf der beschichteten Glasplatte.
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Neben der Leitfähigkeit ist es allerdings auch notwendig, dass die Beschichtung transparent ist, um dem Nutzer die Informationen des Smartphones, Tablets oder auch Navigationsgeräts, welche beispielsweise auf dem Bildschirm angezeigt werden, optisch zur Verfügung zu stellen.
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Solarzellen benötigen eine hohe Transparenz gekoppelt mit einem geringen elektrischen Widerstand, um die Hochleistungseffizienz zu gewährleisten. Zudem kann die transparente, leitfähige Beschichtung zur Oberflächenbeheizung von Solarzellen genutzt werden, um einem Beschlagen oder einem Einfrieren der Solarzellen entgegenzuwirken.
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Aus dem druckschriftlich nicht belegbaren Stand der Technik sind beispielweise Verfahren bekannt, welche durch physikalische Gasphasenabscheidung und unter Anwendung von Indiumzinnoxid auf einer Oberfläche der Herstellung von leitfähigen Beschichtungen dienen. Nachteilhaft an diesem Stand der Technik ist, dass die physikalische Gasphasenabscheidung sehr kosten- und zeitaufwendig ist und das benötigte Indiumzinnoxid sehr kostenintensiv ist, so dass das Verfahren insgesamt wirtschaftlich ineffizient ist. Zudem sind die mit Indiumzinnoxid hergestellten Beschichtungen aufgrund der geringen mechanischen Festigkeit problematisch, da diese unter Belastung, wie beispielsweise dem Biegen, beschädigt werden.
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Des Weiteren ist aus dem Stand der Technik bekannt, für die Auftragung und Herstellung von leitfähigen Beschichtungen die sogenannte Sol-Gel-Technologie anzuwenden, wobei Silbernanodrähte in die Sol-Gel-Lösung eingefügt werden. Beispielsweise ist dieses Verfahren aus der
CN 104 992 52 B bekannt. Diese offenbart ein silberbasiertes Beschichtungsverfahren unter Verwendung von Silbernanodrähten in einer Sol-Gel-Lösung. Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass die Silbernanodrähte keine ausreichende Transparenz erreicht, welche beispielsweise für Solarzellen oder Touchscreens benötigt wird. Außerdem sind Silbernanodrähte sehr sensibel gegenüber Temperatur und können schmelzen.
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Daneben nimmt die Anwendung von Kohlenstoff-Nanoröhren (carbon nanotubes, CNTs) seit einiger Zeit zu. Kohlenstoff-Nanoröhren sind elektrische leitfähig, selbst wenn diese in Nanometer dicke Schichten eingearbeitet sind (Liquid-Crystalline Processing of Highly Oriented Carbon Nanotube Arrays for Thin-Film Transistors, Ko H, Tsukruk V V, Nanoletter.2006;6:1443-1448). Besonders vorteilhaft ist die mechanische Flexibilität und Robustheit von Beschichtungen mit Kohlenstoff-Nanoröhren. Problematisch ist allerdings, dass die Kohlenstoff-Nanoröhrchen durch die diffuse Verteilung in der Beschichtung wenig transparent ist und die Kohlenstoff-Nanoröhrchen zudem im sichtbaren Bereich und UV-Bereich lichtabsorbierend sind (Carbon nanotube based transparent conductive films: progress, challenges, and perspectives, Zhou Y., Azumi R., Science and Technology of advanced Material, 2016; 17(1):493-516.).
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Des Weiteren ist aus dem druckschriftlich nicht belegbaren Stand der Technik eine weitere Herstellungsmethode zur Produktion von transparenten und leitfähigen Beschichtungen bekannt. Dabei handelt es sich um das sogenannte Metalldruckverfahren auf einer Oberfläche. Durch den Metalldruck können zwar strukturierte Linien hergestellt werden, allerdings sind diese gedruckten Linien sichtbar, so dass die gewünschte Transparenz nicht erreicht werden kann. Zudem ist dieses Verfahren äußerst kostenintensiv.
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Zudem ist aus dem druckschriftlich nicht belegbaren Stand der Technik bekannt, durch den Einsatz von karbonbasierten Nanomaterialien Beschichtungen mit hoher Leitfähigkeit und hoher Transparenz herzustellen. Allerdings werden dazu besonders große Mengen an Nanopartikeln eingesetzt, wodurch die Transparenz der Beschichtung wiederum stark abnimmt.
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In einem weiteren Stand der Technik, der
WO 2006/084413 A1 wird ein Verfahren zur Beschichtung von Trägermaterial mit Nanopartikeln enthaltenden Dispersion, beschrieben. Die dort beschriebenen Nanopartikel sind magnetisch oder nicht magnetisch. Das mit Nanopartikeln beschichtet Trägermaterial wird einem magnetischen oder elektrischen Feld ausgesetzt, wodurch in der Beschichtung von den Nanopartikeln kolumnare Strukturen entstehen. Auch nach einer Nachbehandlung bleiben diese kolumnaren Strukturen erhalten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer transparenten und leitfähigen Beschichtung bereitzustellen, welches besonders zeit- und kostensparend ist.
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Gelöst wird die Aufgabe durch das Verfahren gemäß Anspruch 1. Der Anspruch 1 lautet wie folgt:
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Verfahren zur Herstellung einer transparenten und leitfähigen Beschichtung, das folgende Verfahrensschritte umfasst:
- a) Auftragen einer Lösung auf ein Substrat, wobei die Lösung ein Nanomaterial und wenigstens ein Lösungsmittel enthält,
- b) Verdampfung des Lösungsmittels, dadurch gekennzeichnet,
- - dass in dem Schritt a) das Auftragen der Lösung unter Bereitstellung wenigstens eines elektrischen und/oder magnetischen Feld erfolgt,
- - dass in einem Schritt a1) das Nanomaterial in der Lösung in der flüssigen Phase durch die Anwendung des wenigstens einen elektrischen und / oder magnetischen Feldes unidirektional ausgerichtet wird, wobei die Lösung ein Sol-Gel, ein Lack, ein Acrylat oder ein Epoxidharz ist und wobei dass das Nanomaterial ein leitendes Material mit Nanogröße und / oder ein Material mit magnetischen Eigenschaften in Nanogröße umfasst und das leitende Material und / oder Material mit magnetischen Eigenschaften gewählt ist aus einer Gruppe aus Carbon-Nanotubes, Graphen, Fulleren,
- - dass in einem Schritt a2) nach der unidirektionalen Ausrichtung des Nanomaterials das wenigstens eine elektrische und / oder magnetische Feld ausgeschaltet wird.
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Besonders vorteilhaft an diesem Verfahren ist, dass die Auftragung der Lösung bereits in einem elektrischen und/oder magnetischen Feld erfolgt, so dass durch die Aktivierung des elektrischen oder magnetischen Feldes das Nanomaterial in der Lösung unidirektional ausgerichtet wird. Die unidirektionale Ausrichtung erfolgt somit bereits während des Beschichtungsverfahrens. Das Verfahren läuft somit insgesamt sehr schnell ab.
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Mithilfe des Lösungsmittels dauert die Orientierung des Nanomaterials lediglich wenige Sekunden, da das Material direkt im elektrischen und/oder magnetischen Feld aufgebracht werden kann. Das Verfahren benötigt etwa 30 bis 120 Sekunde.
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Konkret ist vorgesehen, dass durch die Ausrichtung des Nanomaterials eine Verkettung des Nanomaterials erfolgt, sodass die Leitfähigkeit und die Transparenz der Beschichtung gesteigert werden. Durch das Aneinanderlagern des Nanomaterials entlang des wenigstens einen elektrischen und/ oder magnetischen Feldes entstehen die sogenannten Verkettungen. Das Nanomaterial wird dabei nicht auf Molekularebene verbunden, sondern es findet lediglich eine direkte Anlagerung des Nanomaterials aneinander statt. Durch die Verkettung besteht zwischen dem Nanomaterial zum benachbarten Nanomaterial keine sogenannte Lücke mehr, sondern es handelt sich um eine durchgängige Ausrichtung des Nanomaterials in Linienform. Durch die Verkettung wird die Leitfähigkeit gesteigert, da ein direkterer Austausch zwischen dem Nanomaterial stattfinden kann.
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Im unausgerichteten Zustand liegt das Nanomaterial haufenartig übereinander gelagert vor, sodass das eine Beschichtung, welche unausgerichtetes Nanomaterial enthält, in seiner Transparenz eingeschränkt wäre. Durch die gerade Ausrichtung wird das Nanomaterial linienförmig angeordnet. Dadurch entstehen Linienbreiten von wenigen µm, welche zu ihren benachbarten entstehenden Linien einen sehr geringen Abstand aufweisen. Durch die Anordnung dieser Linien wird die Transparenz der entstehenden Beschichtung gesteigert, da das Nanomaterial nicht mehr, wie ursprünglich in der Lösung und zu Beginn der Auftragung auf dem Substrat vorhanden, haufenförmig vorliegt. Diese Ausrichtung des Nanomaterials steigert die Leitfähigkeit und Transparenz der entstehenden Beschichtung.
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Nach dem Ausschalten des wenigstens einen elektrischen und / oder magnetischen Feldes verbleibt das Nanomaterial unidirektional ausgerichtet. Durch das Verdampfen des Lösungsmittels kommt es zu einem Erstarren der Beschichtung, da die flüssigen Inhaltsstoffe nun aus der Beschichtung entfernt worden sind. Durch die starre Anordnung der Beschichtung verbleibt das Nanomaterial in seiner unidirektional ausgerichteten Ordnung, obwohl weder das elektrische noch das magnetische Feld aktiviert ist.
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Die Erfindung zeichnet zudem aus, dass die Lösung ein Sol-Gel, ein Lack, ein Acrylat oder ein Epoxidharz ist. Bei dem Epoxidharz kann es sich beispielsweise um eine Epoxidharzdispersion eines Nanomaterials auf Kohlenstoffbasis handeln. Die Kosten dieser verschiedenen Lösungen sind gering.
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Die Erfindung erkennt zudem, dass das Nanomaterial ein leitendes Material mit Nanogröße und / oder ein Material mit magnetischen Eigenschaften in Nanogröße umfasst.
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Konkret ist bei der Erfindung vorteilhaft, dass das leitende Material und / oder Material mit magnetischen Eigenschaften gewählt ist aus einer Gruppe aus Carbon-Nanotubes, Graphen, Fulleren, Graphit, Kohlenstoffnanofasern. Die Kosten dieser Nanomaterialien sind verhältnismäßig gering.
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Das Nanomaterial kann als dispergiertes Nanomaterial vorliegen.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass in einem Schritt c) eine Zeit- und / oder Temperaturaushärtung erfolgt. Die Zeitaushärtung dauert im optimalen Fall lediglich 2 Sekunden.
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Zudem wird die Aufgabe durch das Verfahren gemäß Anspruch 2 gelöst. Anspruch 2 lautet folgendermaßen:
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Verfahren zur Herstellung einer transparenten und leitfähigen Beschichtung, das folgende Verfahrensschritte umfasst:
- a) Auftragen einer Lösung auf ein Substrat, welche Nanomaterial und wenigstens ein Lösungsmittel enthält,
- b) Verdampfung des Lösungsmittels, dadurch gekennzeichnet,
- - dass in dem Schritt a) das Auftragen der Lösung unter Bereitstellung wenigstens eines elektrischen und/oder magnetischen Feld erfolgt,
- - dass in dem Schritt b) das Nanomaterial in der Lösung in der noch flüssigen Phase während des Verdampfungsprozesses des Lösungsmittels durch die Anwendung des wenigstens einen elektrischen und/oder magnetischen Feldes unidirektional ausgerichtet wird, wobei die Lösung ein Sol-Gel, ein Lack, ein Acrylat oder ein Epoxidharz ist und wobei dass das Nanomaterial ein leitendes Material mit Nanogröße und / oder ein Material mit magnetischen Eigenschaften in Nanogröße umfasst und das leitende Material und / oder Material mit magnetischen Eigenschaften gewählt ist aus einer Gruppe aus Carbon-Nanotubes, Graphen, Fulleren,
- - dass in einem Schritt c) nach der unidirektionalen Ausrichtung des Nanomaterials das wenigstens eine elektrische und / oder magnetische Feld ausgeschaltet wird.
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Die Anwendung des wenigstens einen elektrischen und / oder magnetischen Feldes erfolgt während der flüssigen Phase des Verdampfungsprozesses, also nach dem Auftrageschritt der Lösung. Auch dieses Verfahren ist besonders geeignet zur Lösung der Aufgabe, da durch die unidirektionale Ausrichtung des Nanomaterials sogenannte Linien entstehen. Diese Linienbildung bedingt eine gesteigerte Transparenz sowie eine gesteigerte Leitfähigkeit der Beschichtung.
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Nach dem Ausschalten des wenigstens einen elektrischen und/oder magnetischen Feldes verbleibt das Nanomaterial auch bei diesem Verfahren unidirektional ausgerichtet. Durch das Verdampfen des Lösungsmittels kommt es zu einem Erstarren der Beschichtung, da das Lösungsmittel aus der Beschichtung entfernt worden sind. Durch die starre Anordnung der Beschichtung verbleibt das Nanomaterial in seiner unidirektional ausgerichteten Ordnung, obwohl weder das elektrische noch das magnetische Feld aktiviert ist.
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Die Erfindung zeichnet zudem aus, dass die Lösung ein Sol-Gel, ein Lack, ein Acrylat oder ein Epoxidharz ist. Bei dem Epoxidharz kann es sich beispielsweise um eine Epoxidharzdispersion eines Nanomaterials auf Kohlenstoffbasis handeln. Die Kosten dieser verschiedenen Lösungen sind gering.
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Die Erfindung erkennt zudem, dass das Nanomaterial ein leitendes Material mit Nanogröße und / oder ein Material mit magnetischen Eigenschaften in Nanogröße umfasst.
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Konkret ist bei der Erfindung vorteilhaft, dass das leitende Material und / oder Material mit magnetischen Eigenschaften gewählt ist aus einer Gruppe aus Carbon-Nanotubes, Graphen, Fulleren, Graphit, Kohlenstoffnanofasern. Die Kosten dieser Nanomaterialien sind verhältnismäßig gering.
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Das Nanomaterial kann als dispergiertes Nanomaterial vorliegen.
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Weiterhin ist angedacht, dass in einem Schritt d) eine Zeit- und / oder Temperaturaushärtung erfolgt. Die Die Zeitaushärtung dauert im optimalen Fall lediglich 2 Sekunden.
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Ferner ist angedacht, dass das Lösungsmittel ein organisches Lösungsmittel ist. Bei dem organischen Lösungsmittel kann es sich beispielsweise um Silane in 2-Prophanol, Ethanol oder auch 2-Butanol handeln.
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Zudem ist vorgesehen, dass das magnetische Feld durch einen Solenoid oder eine Magnetspule erzeugt wird.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beschichtung vorzusehen, dessen Transparenz und Leitfähigkeit optimiert ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Beschichtung hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wonach die Beschichtung unidirektional ausgerichtetes Nanomaterial aufweist, wobei die Beschichtung transparent und leitfähig ist und , und dass das unidirektional ausgerichtet Nanomaterial ein leitendes Material mit Nanogröße und / oder ein Material mit magnetischen Eigenschaften in Nanogröße umfasst und das leitende Material und / oder Material mit magnetischen Eigenschaften gewählt ist aus einer Gruppe aus Carbon-Nanotubes, Graphen, Fulleren, Graphit, Kohlenstoffnanofasern.
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Eine derartige Beschichtung ist besonders vorteilhaft, da die Beschichtung aufgrund des unidirektional ausgerichteten Nanomaterials sowohl transparent als auch leitfähig ist. Durch die in der Beschichtung ausgebildeten Linien des ausgerichteten Nanomaterials, entsteht zwischen den benachbarten Linien Freiräume bzw. Abstände ohne Nanomaterial. Diese Freiräume gewährleisten eine gesteigerte Transparenz, da diese Freiräume nanomaterialfrei sind.
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Die Leitfähigkeit der Beschichtung wird durch die Verkettungen des Nanomaterials optimiert. Das Nanomaterial liegt in Linien vor, welche unterbrechungsfrei ausgestaltet sind. Durch diese unterbrechungsfreie Anordnung, wird der Strom ohne Störungen durch die Beschichtung geleitet. Die Leitfähigkeit der Beschichtung ist somit verbessert.
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Die erfindungsgemäße Beschichtung hat zudem erkannt, dass das unidirektional ausgerichtet Nanomaterial ein leitendes Material mit Nanogröße und / oder ein Material mit magnetischen Eigenschaften in Nanogröße umfasst.
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Vorteilhaft ist, dass das leitende Material und / oder Material mit magnetischen Eigenschaften gewählt ist aus einer Gruppe aus Carbon-Nanotubes, Graphen, Fulleren, Graphit, Kohlenstoffnanofasern.
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Das Nanomaterial kann als dispergiertes Nanomaterial vorliegen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die optische Transparenz zwischen 50% und 100%, bevorzugt mindestens 90%, beträgt.
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Zudem ist vorgesehen, dass die elektrische Leitfähigkeit 20 Ohm/sq bis 200 Ohm/sq, bevorzugt maximal 100 Ohm/sq, beträgt.
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Durch eine Transparenz zwischen 50% und 100%, bevorzugt mindestens 90%, sowie einer elektrischen Leitfähigkeit von 20 Ohm/sq bis 200 Ohm/sq, bevorzugt maximal 100 Ohm/sq, ist die Beschichtung sowohl extrem transparent als auch besonders leitfähig.
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Zuletzt wird die Aufgabe gelöst durch die Verwendung der Beschichtung gemäß Anspruch 10 für Solarzellen, Touchscreens, Bildschirme oder beheizbare Oberflächen. Die Verwendung der Beschichtung ist allerdings nicht auf Solarzellen, Touchscreens, Bildschirme oder beheizbare Oberflächen beschränkt.
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Weitere Vorteile der Erfindung sowie ein besseres Verständnis derselben folgt aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele.
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Es zeigen:
- 1A: Beschichtung mit unausgerichtetem Nanomaterial auf einem Substrat gemäß dem Stand der Technik,
- 1B: Beschichtung mit durch wenigstens ein elektrisches und/oder magnetisches Feld ausgerichtetem Nanomaterial auf einem Substrat,
- 2A: lackbeschichtetes Substrat in der Flüssigphase vor der Ausrichtung des Nanomaterials,
- 2B: lackbeschichtetes Substrat in der Flüssigphase nach der Ausrichtung des Nanomaterials anhand wenigstens eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes,
- 3A bis 3D: Beschichtungsverfahren eines Substrates mit Lösung, welche ein Nanomaterial enthält,
- 4: beschichtetes Substrat mit ausgerichtetem Nanomaterial in einem Solenoid.
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In den Figuren ist die transparente Beschichtung insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehen.
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In der 1A ist ein transparentes Substrat 11 mit der transparenten Beschichtung 10 versehen. Das transparente Substrat 11 zeigt hintergründig der Beschichtung 10 ein Objekt 12 in Form eines Dreiecks 13.
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Die Beschichtung 10 gemäß dem Stand der Technik enthält unausgerichtetes Nanomaterial 14.
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Das unausgerichtete Nanomaterial 14 in der Beschichtung 10 gemäß dem Stand der Technik in 1A liegt in Netzwerkstruktur vor. Dabei überlagert sich das Nanomaterial 14 haufenartig übereinander. Das Dreieck 13 ist unklar zu erkennen, da das Nanomaterial 14 in seiner haufenartigen Anordnung das Dreieck 13 überdeckt.
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In der 1B wurde während des Beschichtungsverfahrens das Nanomaterial 14 anhand eines nicht dargestellten elektrischen und/oder magnetischen Feldes in der Flüssigphase unidirektional ausgerichtet. Das Nanomaterial 14 bildet parallele Linien 15 aus. Die parallelen Linien 15 weisen eine Linienbreite 16 auf. Die Linienbreite 16 beträgt wenigstens 0,5 µm. Ein Abstand 17 zwischen den jeweils benachbarten Linien 15 beträgt maximal 50,0 µm.
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In der 1 B wird deutlich, dass durch die Ausrichtung des Nanomaterials 14 in Linienform das Dreieck 13 des Substrats 11 wesentlich besser zu erkennen ist, da das beschichtete Substrat 11 eine höhere Transparenz aufweist. Diese Transparenz ergibt sich aus den jeweiligen Abständen 17 der benachbarten Linien 15, da diese Abstände nanomaterialfrei ausgebildet sind.
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Die 2A zeigt ein transparentes Substrat 11, auf welchem eine Beschichtungslösung 19 aufgetragen worden ist. Die Beschichtungslösung 10 enthält unausgerichtetes Nanomaterial 14. Das Nanomaterial 14 liegt in haufenförmiger Ausgestaltung vor. Die Beschichtungslösung 10 ist in der vollständig flüssigen Phase. Eine Verdampfung des Lösungsmittels hat noch nicht stattgefunden. Durch das Anlegen eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes, welches in 2B mit dem Bezugszeichen 18 versehen ist, wird das Nanomaterial 14 gerade in Richtung des elektrischen und/oder magnetisches Feldes 18 ausgerichtet. Bei der Ausrichtung entstehen die Linien 15 des Nanomaterials 14. Aufgrund der Ausrichtung des Nanomaterials 14 erlangt die Beschichtung 10 insgesamt seine Transparenz und Leitfähigkeit.
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Die 3A bis 3D zeigen nun den Verfahrensvorgang gemäß Anspruch 1. In der 3A wird zunächst die Beschichtungslösung 19, welche das Nanomaterial 14 enthält, auf ein Substrat 11 aufgetragen. Die Auftragung der Beschichtungslösung 19 auf das transparente Substrat 11 erfolgt bereits unter der Bereitstellung eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes 18. In der 3A und 3B wurde das elektrische und/oder magnetische Feld 18 noch nicht aktiviert. Das Nanomaterial 14, welches in der Beschichtungslösung 19 vorhanden ist, lagert nun auf dem transparenten Substrat 11. Das Nanomaterial 14 liegt noch haufenförmig - also unausgerichtet - vor.
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Durch das Aktivieren des elektrischen und/oder magnetischen Feldes 18, welches in der 3C zu erkennen ist, wird das Nanomaterial 14 entlang des elektrischen und/oder magnetischen Feldes 18 unidirektional ausgerichtet, wodurch die Linien 15 entstehen.
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In dem Übergang zwischen der 3C und 3D erfolgte der Verdampfungsprozess 20, um das Lösungsmittel aus der Beschichtungslösung 19 zu entfernen. Durch die Verdampfung des Lösungsmittels entsteht nun die feste Beschichtung 10. Auch nach dem Deaktivieren des elektrischen und/oder magnetischen Feldes 18 verbleibt das unidirektional ausgerichtete Nanomaterial 14 in seiner unidirektionalen Ausrichtung. Die Beschichtung 10 ist transparent und leitfähig. In der 3D erfolgt die Temperaturaushärtung. Die Linien 15 des ausgerichtet Nanomaterials 14 sind deutlich zu erkennen.
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Die 4 zeigt nun beispielhaft die Anwendung eines Solenoids 21. Das Solenoid 20 ist dafür gedacht, ein magnetisches Feld zu erzeugen. In dem Solenoid 20 lagert mittig das transparente Substrat 11, auf welches bereits die Beschichtungslösung 19 mit dem Nanomaterial 14 aufgetragen worden ist. Durch die Anwendung des Solenoids 20 wurde das Nanomaterial 14 bereits unidirektional entlang des magnetischen Feldes 18 des Solenoids 21 ausgerichtet. Das magnetische Feld ist anhand der Pfeile 18 dargestellt.
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Insgesamt dienen somit die erfindungsgemäßen Verfahren dazu, eine Beschichtung 10 vorzusehen, welche transparent und leitfähig ist. Dazu wird eine Lösung 19 mit einem beliebigen, unausgerichteten Nanomaterial 14 auf ein Substrat 11 aufgetragen. Durch die unidirektionale Ausrichtung dieses Nanomaterials 14 entweder vor dem Verdampfungsprozess oder während des Verdampfungsprozesses, insbesondere vor der Temperaturaushärtung, wird dieses unidirektional entlang eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes 18 ausgerichtet.
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Durch die Verkettung des Nanomaterials 14 entstehen die Linien 15, welche in ihrer Linienbreite 16 besonders dünn sind und zu den benachbarten Linien 15 jeweils einen geringen Abstand 17 aufweisen. Aufgrund des Abstandes 17, also einem nanomaterialfreien Raum, wird die Transparenz der Beschichtung 10 gewährleistet.
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Durch die Verkettung des Nanomaterials 14 bestehen zudem keinerlei Lücken zwischen dem jeweiligen Nanomaterial 14 einer Linie 15, so dass eine optimale Leitfähigkeit der Beschichtung 10 gewährleistet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Beschichtung
- 11
- transparentes Substrat
- 12
- Objekt
- 13
- Dreieck
- 14
- Nanomaterial
- 15
- Linien
- 16
- Linienbreite
- 17
- Abstand
- 18
- elektrisches und / oder magnetisches Feld
- 19
- Beschichtungslösung
- 20
- Verdampfungsprozess
- 21
- Solenoid
