DE10359659A1

DE10359659A1 - Verwendung von nanoskaligen ZrO2-Teilchen

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Publication number: DE10359659A1
Application number: DE2003159659
Authority: DE
Inventors: Frank Tabellion; Helmut Schmidt; Karl-Peter Schmitt
Original assignee: Leibniz Institut fuer Neue Materialien Gemeinnuetzige GmbH
Current assignee: Leibniz Institut fuer Neue Materialien Gemeinnuetzige GmbH
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2005-07-21
Also published as: WO2005059017A2; WO2005059017A3

Abstract

Beschrieben werden die Verwendung von nanoskaligen ZrO¶2¶-Teilchen zur Herstellung eines Matrixkörpers von Gegenständen und Zusammensetzungen, die nanoskalige ZrO¶2¶-Teilchen enthalten.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von nanoskaligen ZrO₂-Teilchen zur Herstellung eines Matrixkörpers von Gegenständen, einschließlich Bauteilen und Komponenten, und nanoskalige ZrO₂-Teilchen enthaltende Zusammensetzungen.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von nanoskaligem Zirconiumoxid zur Herstellung von Matrixkörpern, wobei das ZrO₂ als disperse Phase in der Matrixphase oder als Matrixphase selbst vorliegen kann. Der Matrixkörper kann auch nur aus Matrixphase bestehen. Das Zirconiumoxid der Teilchen kann dotiert oder undotiert sein. Bevorzugt werden oberflächenmodifizierte ZrO₂-Teilchen verwendet. Die Teilchen können schwach bis gar nicht agglomeriert, verdichtet und/oder kristallisiert sein. Bevorzugt werden Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 2 bis 100 nm verwendet. Natürlich können auch Mischungen verschiedener ZrO₂-Teilchen verwendet werden, z. B. dotierte und undotierte.
Die Teilchen können als solche oder in Form einer die ZrO₂-Teilchen enthaltenden Zusammensetzung, z. B. mit den ZrO₂-Teilchen als Dispersion, verwendet werden. In dem gebildeten Matrixkörper kann das Zirconiumoxid als dispergierte Phase in der Matrixphase vorliegen oder es kann einen Teil der Matrixphase oder die ganze Matrixphase bilden. Es sind auch Mischformen möglich.

Die ZrO₂-Teilchen oder ZrO₂-Partikel können nach üblichen Verfahren hergestellt werden. Solche geeigneten Verfahren sind Flammpyrolyseverfahren, Plasmaverfahren, Gasphasenkondensationsverfahren, Kolloidtechniken, Präzipitationsverfahren, Sol-Gel-Prozesse, kontrollierte Nukleations- und Wachstumsprozesse, MOCVD-Verfahren, Mikroemulsionsverfahren und Hydrothermalverfahren und Kombinationen davon. Diese Verfahren sind in der Literatur ausführlich beschrieben, z. B. in EP-A-0194556, US-A-5384306, EP-B-0717008, US-A-0086865, US-A-4619817, US-A-5460701, DE-A-4118185, DE-A-10160817 und DE-A-19802791. Das Verfahren, das in EP-B-0823885 beschrieben wird, ist zur Herstellung der nanoskaligen ZrO₂-Teilchen besonders bevorzugt, so dass auf dieses Verfahren hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.

Die ZrO₂-Partikel können vor der erfindungsgemäßen Verwendung gemäß dem Fachmann bekannten Verfahren oberflächenmodifiziert werden. So werden in EP-B-0823885, US-A-5935275 und in H. K. Schmidt, R. Nass, D. Burgard, R. Nonninger; "Fabrication of agglomerate-free nanopowders by hydrothermal chemical processing", Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 520; Seite 21–31, die Herstellung von nanoskaligem ZrO₂ über ein Fällungs/Hydrothermalverfahren unter Verwendung von oberflächenblockierenden Substanzen und die Oberflächenmodifikation der Nanopartikel beschrieben, worauf hiermit Bezug genommen wird. Aufgabe der oberflächenblockierenden Substanzen ist neben der Kontrolle der Partikelgröße die Ausbildung einer sterischen Barriere gegen Agglomeration. Die eingesetzten oberflächenblockierenden Substanzen können von der Oberfläche der Teilchen entfernt werden und durch eine entsprechende andere oberflächenmodifizierende Substanz ersetzt werden. Beispiele für oberflächenblockierende Substanzen finden sich in der EP-B-0823885.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass oberflächenmodifizierte ZrO₂-Teilchen, die nach dem oben genannten Verfahren hergestellt worden sind, sich ganz besonders gut für die Weiterverarbeitung eignen. Während z. B. nicht oder mit Asparaginsäure modifiziertes ZrO₂ in Polyurethan (PU) nur in Form von Agglomeraten dispergierbar ist, erhält man mit Trioxadecansäure als Oberflächenmodifizierungsmittel eine homogene Dispersion von Einzelpartikeln, wie sich anhand von TEM-Aufnahmen (Transmissionselektronenmikroskopie) nachweisen lässt.

Die ZrO₂-Teilchen sind nanoskalig, d. h. die Teilchengröße ist kleiner als 1 μm. Unter Teilchengröße wird hier, sofern nicht anders angegeben, der mittlere Teilchendurchmesser bezogen auf das Volumenmittel verstanden, wobei ein UPA (Ultrafine Particle Analyzer, Leeds Northrup (laseroptisch)) zur Messung verwendet werden kann. Der mittlere Teilchendurchmesser beträgt bevorzugt nicht mehr als 200 nm, z. B. 1 bis 200, bevorzugt 2 bis 100 nm, z. B. 2 bis 50 nm. Es kann sich auch um faserförmige Teilchen handeln. In diesem Fall bezieht sich die mittlere Teilchengröße auf die Länge, die z. B. auch visuell mit mikroskopischen Verfahren ermittelt werden kann.

Es können Teilchen eingesetzt werden, die nicht oberflächenmodifiziert sind. Wie gesagt, können aber in einer bevorzugten Ausführungsform oberflächenmodifizierte ZrO₂-Teilchen verwendet werden. Bei der Oberflächenmodifizierung von nanoskaligen Teilchen handelt es sich um ein bekanntes Verfahren, wie es von der Anmelderin z. B. in WO 93/21127 ( DE 4212633 ) oder WO 96/31572 beschrieben wurde. Die Herstellung der oberflächenmodifizierten Teilchen kann prinzipiell auf zwei verschiedenen Wegen durchgeführt werden, nämlich zum einen durch Oberflächenmodifizierung von bereits hergestellten nanoskaligen Teilchen und zum anderen durch Herstellung dieser Teilchen unter Verwendung von Oberflächenmodifizierungsmitteln.

Zur Oberflächenmodifizierung werden z. B. organische Verbindungen oder Metallverbindungen, wie Silane, verwendet, die über mindestens eine funktionelle Gruppe verfügen, die mit an der Oberfläche der ZrO₂-Teilchen vorhandenen Gruppen (z. B. OH-Gruppen als Restvalenzen) reagieren und/oder (zumindest) wechselwirken kann. Die Oberflächenmodifizierungsmittel sind vorzugsweise relativ niedermolekular, z. B. Verbindungen mit einem Molekulargewicht von unter 1.000, bevorzugt unter 500.

Beispiele für Oberflächenmodifizierungsmittel sind gesättigte oder ungesättigte Mono- und Polycarbonsäuren, die entsprechenden Säureanhydride, Säurechloride, Ester und Säureamide, Aminosäuren, Imine, Nitrile, Isonitrile, Epoxyverbindungen, Mono- und Polyamine, β-Dicarbonylverbindungen, Oxime, Alkohole, Alkylhalogenide, Metallverbindungen, die über eine funktionelle Gruppe verfügen, die mit den Oberflächengruppen der Partikel reagieren kann, z. B. Silane mit hydrolysierbaren Gruppen mit mindestens einer nicht hydrolysierbaren Gruppe. Konkrete Beispiele für Oberflächenmodifizierungsmittel sind z. B. in den oben genannten WO 93/21127 und WO 96/31572 genannt.

Die Kohlenstoffketten dieser Verbindungen können durch O-, S-, oder NH-Gruppen unterbrochen sein. Das Modifizierungsmittel kann auch mehr als eine derartige funktionelle Gruppe umfassen, wie z. B. in Betainen, Aminosäuren, EDTA, oder eine oder mehre funktionelle Gruppen aufweisen, die nicht zur Bindung an die Teilchen dienen. Bevorzugte Oberflächenmodifizierungsmittel sind Oxaalkansäuren, wobei 1, 2, 3 oder mehr Oxagruppen enthalten sein können. Beispiele sind Trioxadecansäure, 3-Oxabutansäure, 2,6-Dioxaheptansäure und deren Homologe.

Die ZrO₂-Teilchen können auch mit mindestens einem anderen Metall dotiert sein. Zur Dotierung jede geeignete Metallverbindung bei der Herstellung der ZrO₂-Teilchen zugesetzt werden, z. B. ein Oxid, ein Salz oder eine Komplexverbindung, z. B. Halogenide, Nitrate, Sulfate, Carboxylate (z. B. Acetate) oder Acetylacetonate. Das andere Metall kann in der Verbindung in jeder geeigneten Oxidationsvorstufe vorkommen. Beispiele für geeignete Metalle für die Metallverbindung sind W, Mo, Zn, Cu, Ag, Au, Sn, In, Fe, Co, Ni, Mn, Ru, V, Nb, Ir, Rh, Os, Pd und Pt. Besonders bevorzugte Metalle zur Dotierung sind Mg, Ca, Y, Sc und Ce. Konkrete Beispiele für Metallverbindungen zur Dotierung sind Y(NO₃)₃·4H₂O, Sc(NO₃)₃·6H₂O, WO₃, MoO₃, FeCl₃, Silberacetat, Zinkchlorid, Kupfer(II)-chlorid, Indium(III)-oxid und Zinn(IV)-acetat. Das Atomverhältnis Metall/Zirconium kann nach Bedarf gewählt werden und beträgt z. B. von 0,0005 : 1 bis 0,2 : 1.

Die ZrO₂-Teilchen können als solche oder in Form einer die ZrO₂-Teilchen enthalfende Zusammensetzung verwendet werden. Bei den Zusammensetzungen kann es sich um für die Herstellung von Matrizes gewöhnlich verwendete Zusammensetzungen handeln. Die Zusammensetzung kann für den Anwendungszweck geeignete Additive enthalten, die z. B. auch eine dispergierte Phase bilden können. Insbesondere kann sie einen oder mehrere übliche Matrixbildner enthalten, die allein oder zusammen mit den ZrO₂-Teilchen die Matrix bzw. Matrixphase bilden.

Als Zusammensetzungen, die einen Matrixbildner enthalten, kommen z. B. die verschiedensten Beschichtungssysteme, wie Lacke, Kleber, Schichten, Folien, Massen, Komposite, keramische Rohstoffe, wie Schlicker, Pasten, Suspensionen Sole aller Art, Glasschmelzen und glasbildende Sole, Lösungen und gelöste Monomere, Polymere und Polymerschmelzen in Frage, die auch noch andere Komponenten, z. B. Weichmacher, thermisch und strahlungsinduzierte Polymerisations- und Polykondensationskatalysatoren und bekannte weitere Additive, auch andere Nanopartikel, enthalten können. Ebenso kommen Metalle oder Kombinationen von poly meren, glasartigen, metallischen oder keramischen Matrixvorstufen als Hybridmaterialien als Matrixbildner in Frage.

Als Matrixbildner kommen daher alle Materialien in Frage, die als Vorstufen zur Herstellungen von Matrixkörpern aus Kunststoff bzw. organischen Polymeren, Metall, Glas, Keramik, Glaskeramik, Baustoffen, Kompositen oder Hybridmaterialien davon geeignet sind. Natürlich können die ZrO₂-Teilchen auch als Matrixbildner fungieren.

Verfahren zum Dispergieren von ZrO₂-Partikel in Kunststoffen sind das Vorhomogenisieren durch Kneten oder Compoundieren im Scherwalzenkompaktor mit anschließendem Schmelzen des Masterbatch und Formgeben des Polymerteils. Die endgültige Dispergierung der Partikel kann in der monomeren, flüssigen Vorstufe stattfinden oder in einer Schmelze des Kunststoffs, z. B. im Schneckenbereich eines Extruders. Gängige Herstellungsverfahren von aus Kunststoff bestehenden Bauteilen, die ZrO₂-Partikel enthalten sind Extrudieren, Spritzgießen, Blasformen, Folienblasen.

Metallmatrix-ZrO₂-Komposite können ausgehend von der Metallschmelze oder homogenen Metallpartikel-ZrO₂-Mischungen hergestellt werden. Die Dispergierung der Partikel kann in der Metallschmelze durch Einrühren oder Einblasen erfolgen. Die folgende Formgebung erfolgt z. B. über Strangguss, Kokillenguss, Walzen, Druckguss, Feinguss, Zentrifugalguss, Thixoforming. Metallpartikel-ZrO₂-Mischungen werden insbesondere pulvermetallurgisch, d. h. über Pressen und anschließendes Sintern in Bauteile überführt. Vor der Formgebung müssen die ZrO₂-Partikel mit den matrixbildenden Pulvern homogenisiert werden. Beispiele für Verfahren für diesen Schritt sind die Behandlung in Kugelmühlen, Rührwerkskugelmühlen, Attritoren, ultraschallunterstütztes Rühren einer Suspension und Kneten.

Keramikmatrix-ZrO₂-Komposit-Bauteile können über alle unten genannten keramischen Formgebungsverfahren und anschließendes Sintern hergestellt werden. Die ZrO₂-Partikel können analog zu den matrixbildenden Rohstoffen des vorigen Abschnitts mit glasbildenden Rohstoffen homogenisiert werden. Es folgt die Glas schmelze und die Formgebung, z. B. über Gießen, Blasformen, Gießen von Flachglas auf Metallschmelzen oder Sintern von vorgeschmolzenen Glaspulver.

Zweidimensionale bzw. flächige Strukturen werden über Foliengießen, Spritzen und Sprühen, Elektrophorese, Tauchen, axiales Pressen, Siebdruck, Tampondruck, Schiebebildertechnik, Schleuderbeschichten, Waterfall-Curtain-Verfahren und dann Sintern oder Härten, Vernetzen, Polymerisieren oder Verbinden hergestellt. Zu direkt konsolidierten Schichten führen Verfahren wie Plasmaspritzen und Abscheidung aus der Gasphase.

Beispiele für keramische Formgebungsverfahren sind Schlickerguss, axiales und isostatisches Pressen, Extrusion, Gelgießen, Rollern, Druckfiltration, Druckguss, Faserziehen, Foliengießen, Spritzgießen, elektrophoretisches Abscheiden, Zentrifugalguss, Laserauftrag, Mikroguss und Töpfern. Kombinierte Formgebungs- und Sintermethoden sind Heißpressen und das heißisostatisches Pressen. Beim Sintern kann es sich auch um Reaktionssintern oder Flüssigphasensintern handeln oder der Prozess wird mit der Infiltration eines porösen Formkörpers mit einer flüssigen Phase kombiniert werden.

Polymere Beschichtungsstoffe, Klebstoffe, Harze oder Dichtungsmassen können durch Streichen, Coextrusion, Laminierung, Foliengießen, Spritzen und Sprühen, Elektrophorese, Tauchen, axiales Pressen, Siebdruck, Tampondruck, Schiebebildertechnik, Schleuderbeschichten, Waterfall-Curtain-Verfahren, Offsetdruck, Pinseln, Spachteln und Applizieren von Abziehbildern aufgetragen werden.

Das ZrO₂ kann als dispergierte Phase im Matrixkörper vorhanden sein, wodurch man ein Komposit erhält. Die nanoskaligen ZrO₂-Teilchen eignen sich für die Herstellung von Kompositen. Die Matrix kann bevorzugt aus Polymeren, Metallen, Keramiken und Gläsern bestehen.

Bei dem Komposit kann es sich z. B. um eine dispergierte Phase von ZrO₂ in einer Polymermatrix handeln (Polymermatrix-ZrO₂-Komposite (1a)). Die Matrix der Polymer-ZrO₂-Komposite kann aus Kunststoffen, wie Thermoplasten, Duroplasten, Elas tomeren, geschäumten Kunststoffen sowie Mischungen dieser und Hybridmaterialien bestehen.

Die Verwendung von nanoskaligem ZrO₂ in Polymer-Kompositmaterialien führt zu vorteilhaften Eigenschaften, insbesondere guten mechanischen Eigenschaften, wie z. B. E-Modul, Dehnung (Bruchdehnung), Zähigkeit, Reibungskoeffizient, Festigkeit (Zug-, Druck-, Biege- und Torsionsfestigkeit), Abriebbeständigkeit, Kratzfestigkeit; guten optischen Eigenschaften, wie z. B. Brechungsindex, Transparenz, Streuverhalten, Färbung, Transmission/Absorption, Reflexion und Trübung, guten thermischen Eigenschaften, wie z. B. Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität, thermischer Ausdehnungskoeffizient, Viskositätsverhalten der Polymerschmelze, Glasübergangstemperatur; guten elektrischen Eigenschaften, wie z. B. Dielektrizitätskonstante, elektrischer Widerstand; sowie weiteren Eigenschaften, wie z. B. Dichte, Röntgenopaleszenz, Benetzungseigenschaften, Kristallinität (Keimbildner, Netzwerkpunkte).

Bei Metallmatrix-ZrO₂-Kompositen (1b) kann die Matrix der Metall-Keramik-Komposite aus Eisenmetallen, Nichteisenmetallen oder Edelmetallen bestehen. Beispielhaft sind zu nennen: Cu, Ag, Au, Pt, Pd, Fe, Ni, Cr, Zn, Sn, Pb, Al, Ti, Mg, Si, V, sowie diese Metalle enthaltende Legierungen (z. B. Stahl, Messing, Bronze, Aluminiumlegierungen).

Es wurde gefunden, dass derartige Metall-ZrO₂-Kompositmaterialien vorteilhafte Eigenschaften besitzen, insbesondere mechanische Eigenschaften, wie z. B. E-Modul, Dehnung (Bruchdehnung), Zähigkeit, Reibungskoeffizient, Festigkeit (Zug-, Druck, Biege-, Torsion-, Abrasionsfestigkeit), Hochtemperaturfestigkeit, und temperaturunabhängigen elektrischen Widerstand. ZrO₂ kann als Partikel zur Dispersionshärtung in die Matrix eingebracht werden, in Faserform der Matrix zugesetzt werden (1D), in einer Netzwerkform (2D) und auch als interpenetrierende Phase (3D).

Bei Keramikmatrix-ZrO₂-Kompositen (1c) kann die Matrix der Keramik-ZrO₂-Komposite aus Oxiden, Nitriden, Carbiden, Boriden, Sulfiden, Silicaten, Zirconaten, Aluminaten, Titanaten, Seleniden, Telluriden der Hauptgruppen 1–5 sowie der Nebengruppen 1–8 insbesondere der Elemente Al, Ti, Si, Mg, Zr, Ca usw. sowie Mischungen davon bestehen.

Es wurde gefunden, dass derartige Keramik-ZrO₂-Kompositmaterialien vorteilhafte Eigenschaften besitzen, insbesondere mechanische Eigenschaften, wie z. B. E-Modul, Dehnung (Bruchdehnung), Zähigkeit, Reibungskoeffizient, Festigkeit (Zug-, Druck, Biege-, Torsionsfestigkeit), Abriebbeständigkeit, Hochtemperaturfestigkeit; thermische Eigenschaften, wie z. B. Ausdehnungskoeffizient, Temperaturwechselbeständigkeit, Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit; elektrische Eigenschaften wie z. B. Ionenleitfähigkeit, Hochtemperaturleitfähigkeit, Dielektrizitätskonstante. Durch die Verwendung von nanoskaligem ZrO₂ können weiterhin Gefügeeigenschaften durch Umwandlungsverstärkung, Kornwachstumsinhibition oder Dotierung erzeugt werden.

Für Glasmatrix-ZrO₂-Komposite (1d) können die oben aufgeführten nanoskaligen ZrO₂-Partikel als dispergierte kristalline Phase in Gläsern eingesetzt werden, so dass Glasmatrix-Komposite erhalten werden. Die Matrix der Glas-ZrO₂-Komposite kann aus allen Arten von Glas mit den unterschiedlichsten Zusammensetzungen bestehen. So können alle Netzwerkbildner oxidischer Gläser, wie z. B. SiO₂, B₂O₃, P₂O₅, als Glasbasis dienen. Alle Oxide können als Glaskomponente enthalten sein, übliche Beispiele sind Na₂O, MgO, Al₂O₃, K₂O, CaO, TiO₂, CrO_x, FeO_x, MnO_x, CuO_x, ZnO, Y₂O₃, ZrO₂, BaO, La₂O₃ und PbO (x variabel). Basis können ebenso Oxinitrid, Oxicarbid, Oxicarbonitrid und nichtoxidische Gläser sein. Ebenso können alle Glasgruppen als Basis für die Komposite dienen, übliche Beispiele sind Natronkalkglas, Borosilicatglas, Bleiglas und Erdalkalialumino-Silicatgläser. Beispiele für anwendungsbezogene Glasgruppen sind optisches Glas, Behälterglas, Fensterglas, chemikalienbeständiges Glas, Bildröhrenglas, Glaslot und Einschmelzglas. Die ZrO₂-Partikel können in Gläsern dispergiert werden, aus denen Glaskeramiken hergestellt werden können.

Vorteile bei der Herstellung und der Verarbeitung solcher Gläser, die auf die Zugabe oben genannter ZrO₂-Nanopartikel beruhen, sind die Möglichkeit der Einstellung des Viskositätsverlaufs über der Temperatur und der Wirkung der Partikel als Keime für heterogene Kristallisation. Die Partikel können weiterhin während der Glasherstellung oder -verarbeitung teilweise oder vollständig im Glas gelöst werden und dabei die Vorteile der einfacheren Einschmelzbarkeit und schnelleren Homogenisierung bieten.

Durch die Überführung eines Glases in ein Glasmatrix-ZrO₂-Kompositmaterial werden Eigenschaften verbessert oder gezielt eingestellt. Dies sind optische Eigenschaften, wie z. B. Brechungsindex, Transparenz bzw. Trübung, Streuverhalten, Absorption, Reflexion; ferner mechanische Eigenschaften, wie z. B. E-Modul, Bruchdehnung, Zähigkeit, Reibungskoeffizient, Festigkeit (Zug-, Druck, Biege-, Torsionsfestigkeit), Abrasionsbeständigkeit, Härte, Hochtemperaturfestigkeit; ferner thermische Eigenschaften, wie z. B. Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität, thermischer Ausdehnungskoeffizient, Viskositätsverlauf über der Temperatur; ferner elektrische Eigenschaften, wie z. B. Dielektrizitätskonstante, elektrischer Widerstand, Durchschlagsfestigkeit sowie weitere Eigenschaften, wie z. B. Dichte, Röntgenopaleszenz, Benetzbarkeit, Kristallisationsverhalten und Korrosionsbeständigkeit.

Eine weitere vorteilhafte Verwendung der Partikel ist für keramische zweidimensionale Strukturen. Nanoskaliges ZrO₂ ist vorteilhaft für die Herstellung von zweidimensionalen Strukturen, wie Schichten, Folien, Membranen und Mehrschichtstrukturen (multilayer); es wird dabei unterschieden zwischen gestützten und freien Systemen. Bei den gestützten Systemen wird nanoskaliges ZrO₂ in Form partikelhaltiger Suspensionen/Pasten/Versätze (Beschichtungssole) sowie für Folien (Laminate) auf ein formstabiles starres Substrat aufgetragen, wohingegen bei den ungestützten Systemen flexible Substrate wie z. B. Folien verwendet werden.

Das nanodisperse ZrO₂ kann entweder als einzige Partikelspezies, aber auch in Kombination mit weiteren keramischen Partikeln oder Vorstufen davon vorliegen. Diese weiteren keramischen Partikel oder Vorstufen davon können dabei in kolloidaler Form vorliegen, aber auch im submikron-Bereich oder als noch gröbere Partikel. Vorteil ist die niedrige Sintertemperatur.

Vorteilhafte Eigenschaften solcher Keramiken, die auf die nanoskalige Größe der verwendeten Partikel zurückzuführen sind, sind einerseits verbesserte mechanische Eigenschaften auf Grund von kleineren Kristalliten im Gefüge. Andererseits können bei der Herstellung nicht vollständig verdichteter Keramikkörper Poren mit Porengrößenverteilungen im Nanometerbereich erhalten werden.

Die oben aufgeführten nanoskaligen ZrO₂-Partikel können zur Herstellung von keramischen Bauteilen verwendet werden. Die Bauteile werden durch keramische Formgebung (Pressen, Spritzgießen, Extrudieren, Schlickergießen, elektrophoretische Abscheidung) und nachfolgendes Sintern hergestellt. Die Partikel können dabei als mengenmäßig untergeordnete Phase (s. obige Keramikmatrix-Komposite), als Hauptphase in Mischkeramiken, als Ausgangsphase für das Reaktionssintern zu weiteren Phasen, als Ausgangsphase für das Dotieren anderer Phasen (auch Korngrenzenphasen), als Kornfraktion in phasengleichen Pulvermischungen, als temporäres anorganisches Bindemittel oder insbesondere als alleiniger Bestandteil zur Herstellung von ZrO₂-Keramiken eingesetzt werden.

Vorteile bei der Herstellung solcher Keramiken, die auf die nanoskalige Größe der verwendeten Partikel zurückzuführen sind, sind verbesserte mechanische Eigenschaften von Grünkörpern, die Erzielung höherer Gründichten, die Möglichkeit der Formgebung kleinster Strukturen, die Erzielung homogenerer und feinerer Verteilungen von ZrO₂ als Ausgangsphase für das Reaktionssintern bzw. Dotieren, die Möglichkeit bei niedrigeren Sintertemperaturen (im Vergleich zu gröberen ZrO₂-Ausgangspulvern) Sinterkörpern zu erhalten und die Möglichkeit monokline Pulver im Temperaturbereich der Beständigkeit dieser Phase zu dichten Körper zu sintern.

Die nanoskaligen ZrO₂-Teilchen eignen sich auch zur Verwendung in Beschichtungsstoffen, Klebstoffen, Harzen und Dichtungsmassen. Es wurde gefunden, dass derartige nanoskalige ZrO₂-Pulver, insbesondere für die Herstellung von Beschichtungsstoffen, Klebstoffen, Harzen und Dichtungsmassen für verschiedenste Substrate geeignet sind und nach entsprechender Härtung (thermisch, katalytisch, Strahlungshärtung oder Kombinationen aus diesen) zu den unterschiedlichsten vorteilhaften Eigenschaften, insbesondere Transparenz, Flexibilität, mechanische Beständigkeit, Abriebfestigkeit, Abriebbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, verbessertem tribologischen Verhalten, angepasstem Brechungsindex (hochbrechend), Verbesserung der Entformung und der Verringerung der Anhaftung und/oder zu der Erhöhung des Berstdrucks führen.

Die obigen Substrate bestehen im allgemeinen aus Metall, Kunststoff, gegebenenfalls modifizierte Naturstoffe, Keramik, Beton, Ton und/oder Glas oder Mischungen dieser. Die nanoskaligen ZrO₂-Partikel können in Beschichtungsstoffen, Klebstoffen, Harzen und Dichtungsmassen aller Art eingesetzt werden.

Es folgen Anwendungsbeispiele für Gegenstände, die Bauteile und Komponenten einschließen, die als Polymer-, Metall-, Keramik- oder Glasmatrix ZrO₂ enthalten oder aus ZrO₂ bestehen oder Beschichtungen, Schichten, Klebeverbindungen oder Lackierungen besitzen, die ZrO₂ enthalten:
Nanoskaliges ZrO₂ enthaltende Gegenstände, die Bauteile und Komponenten einschließen, eignen sich für die Herstellung von Arbeitsgerätschaften sowie Teilen davon, Vorrichtungen und Maschinen für gewerbliche bzw. industrielle Zwecke und Forschung sowie Teilen davon, für Fortbewegungs- und Transportmittel und Teilen davon, Haushaltsgegenstände und Arbeitsgerätschaften für den Haushalt sowie Teilen davon, Ausrüstungen, Geräten und Hilfsmitteln für Spiel, Sport und Freizeit und Teilen davon, Geräten, Hilfsmitteln und Vorrichtungen für medizinische Zwecke und Teilen davon, Implantate und Prothesen für medizinische Zwecke, sowie Baustoffe und Teile von Bauwerken.
Konkrete Beispiele für derartige Gegenstände, die Bauteile und Komponenten einschließen, werden im folgenden angegeben:
Arbeitsgerätschaften, Vorrichtungen und Maschinen für gewerbliche bzw. industrielle Zwecke und Forschung und Teilen davon: Formen (Press-, Tiefzieh-, Gieß-, Stanzformen), Schütttrichter, Zahnräder, Einfüllanlagen, Extruder, Wasserräder, Walzen, Spritzgussteile, Gehäuse, Rohre, Tastaturen, Schalterknöpfe, Werkzeuge, Transportbänder, Druckmaschinen, Siebdruckschablonen, Abfüllmaschinen, Rüttelbänder, Siebe, Bohrköpfe, Bohrer, Turbinen, Pumpen, Sägeblätter, Abdeckungen, Türgriffe, Displays, Linsen, Werkzeuggriffe, Flüssigkeitsbehälter, Isolatoren, Computergehäuse, Gehäuse für elektronische Geräte, Maschinengehäuse, Maschinenteile wie z. B. Wellen, Kugellager, Bolzen, Schrauben, Nieten, Folien, Membranen, Fingerprintsensoren. Schneidwerkzeuge, Plasmaschneiddüsen, Stanzwerkzeuge, Hammerwerke, Mühlenzubehör, Abgaskühler, Hochtemperaturwärmetauscher, spanende Metallverarbeitung, Metall-Keramik-Binder, Hochtemperaturventilatoren, Turbinenschaufeln, Reaktormaterialien, Solar Coating (Zr/ZrO₂), Katalysatoren, Anodenmaterial für SOFC, Schutzrohr für Thermoelemente, Linsenhalter, Gasturbinen und Teile davon, Raketenteile, Armierungen, Trübgläser für Fenster, Duschabtrennungen, Trennwände, Lampen, Leuchtmittel, Einschmelzungen und Fügeverbindungen für Leuchtmittel, elektrische und elektronische Bauteile, optische Bauteile.
Fortbewegungs- und Transportmittel (z. B. Pkw, Lkw, Omnibus, Motorrad, Moped, Fahrrad, Eisenbahn, Straßenbahn, Schiff und Flugzeug) und Teile davon: Außenbeschichtungen von Fahrzeugen, Korrosionsschutzlacke, Klarlacke, Karosserie, Scheinwerfer, Rückleuchten, Innen- und Außenspiegel und deren Verkleidungen, Windschutzscheiben, Scheibenwischer, Heckscheiben, Seitenscheiben, Schutzblech von Fahrrädern und Motorrädern, Bremsen von Fahrräder und Motorrädern, Motorradhelme, Visiere, Instrumente von Motorrädern, Sitzteile, Sattelteile, Türgriffe, Lenkräder, Chromteile, Felgen, Tankstutzen, Tank, Behälter (Kühlmittel-, Scheibenwasser-), Dichtungen, Schläuche, Nummernschilder, Gepäckträger, Dachträger, Dachcontainer für Pkws, Sitzbezüge, Lederapplikationen, Cockpits und Innen- und Außenverkleidungen, Reifen und Stoßstangen, Schiffsrümpfe, Masten, Segel, Ladeklappen, Flügel, Leitwerke, Flugzeugfenster, kratzfeste Kunststoffscheiben, Flug zeugkarosserieteile, die mechanisch hoch belastet werden, Düsen für Raketenmotoren, Armierungen.
Haushaltsgegenstände und Arbeitsgerätschaften für den Haushalt sowie Teile davon: Möbel, Mülleimer, Geschirr, Tabletts, Porzellan, Lampenschirme, Möbelbeschläge, Besteck, Kochutensilien (Löffel, Raspeln, usw.), Gehäuse für Unterhaltungselektronik und Küchengeräte, Matratzen, Spülen, Parkett, Fußbodenbeläge aus Kunststoffen, Laminat, Paneele, Arbeitplatte, Griffe für Pfannen und Töpfe, Pfannen und Töpfe, Möbelfurnier, Staubsauger, Mixer, Brotschneidemaschine, Bügeleisen, Fingerprintsensoren.
Ausrüstungen, Geräte und Hilfsmittel für Spiel, Sport und Freizeit und Teile davon: Gartenmöbel, Gartengeräte, Werkzeuge, Spielplatzgeräte, Tennisschläger, Tischtennisschläger, Tischtennisplatten, Ski, Snowboards, Surfboards, Golfschläger, Sitzgelegenheiten in Parks, Skistiefel, Taucherkleidung, Taucherbrillen.
Geräte, Hilfsmittel und Vorrichtungen für medizinische Zwecke und Kranke: Prothesen, Implantate, Katheder, Zahnprothesen, Zahnimplantate, Zahnspangen, Zahnersatz, Inlays, Zahnfüllungen, Zahnfüllstoffe, Brücken, Schrauben, medizinische Bestecke, Rollstühle, sowie Gehäuse und Bauteile von medizinischen Geräten, Instrumentenhalter für medizinische Geräte und Türen und Abdeckungen für medizinische Geräte.
Baustoffe und Teile von Bauwerken: Fußböden und Treppen aus Naturstein (Beton usw.) Fußbodenbeläge aus Kunststoff, Fußbodenleisten, Fensterrahmen, Fensterbänke, Türen, Türgriffe, Armaturen in Küche, Bad und WC, Rohre, Kabelkanäle, Geländer, tragende Bauteile, Regenrinnen, Regentonnen, Öltanks, Kaminrohre, Kunststoffdächer, Panoramadächer, Toiletten, Badewannen, Duschkabinen, Wintergärten, Spiegel, Lichtschalter, Wand- und Bodenkacheln, Verglasungen aus Kunststoff, Handläufe von Geländern und Rolltreppen, Skulpturen und allgemein Kunstwerke aus Naturstein, Metalle im Innen und Außenbereich, Stahlträger, Träger, freistehende Metallkonstruktionen.
Andere Anwendungsbeispiele:
Garn, Seile, Lebensmittelverpackungen, allgemein alle Gegenstände, die aus Gummi und Kunststoffen hergestellt sind, Masten, Textilien, Flaschen, CDs, CD-Cover, Uhren, Uhrgläser, Lederwaren, Filme, Bilder, Fotos, Klebebänder, Führerscheine, Ausweispapiere, Scheckkarten, Registrierkarten, Chipkarten, Schreibgeräte, Nagelfeile, Urnen, Schmuck, Münzen, Kunstwerke, Bucheinbände, Grabsteine, Schilder (z. B. Verkehrsschilder), Textilien, Schutzbrillen, Dichtungen für die Installation, Kleber, Klebebänder zur Abdichtung, Klebebänder zur Korrosionsvermeidung, Scheibenabdichtungsband, rissfeste Klebebänder, Klebebänder-Primer, abriebfeste Klebebänder, chemikalienresistente Klebebänder, transparente Klebebänder, wieder lösbare Klebebänder, Filmklebebänder, Klebebänder mit hoher Reißfestigkeit, Klebebänder mit hoher Chemikalienbeständigkeit, Klebebänder für Verbindungen von Nieder- und Hochenergieoberflächen, Acrylschaumklebebänder, hitzeaktivierbare Klebebänder in Haftvermittlern, doppelseitige Klebebänder, transparente alterungsbeständige Klebebänder, Antikratz-Klebebänder, Gleitschutzklebebänder, kratzfeste Klebebänder, Verpackungsklebebänder, Transportklebebänder, reißfeste Klebebänder, Klebebänder zur Vermeidung von galvanischer Korrosion, hitzebeständige Abdeckklebebänder, strapazierfähige Abklebbänder, lösungsmittelbeständige Abklebbänder, Scheibenabdeckbänder, Transferklebebänder, transparente Abklebbänder, Papierklebebänder, Sprühkleber, wieder ablösbare Sprühkleber, Permanent-Sprühkleber, Transferklebstoffe, thermisch leitfähige Klebstoffe, thermisch leitfähige Klebstoffilme, thermisch leitfähige Epoxy-Klebstoffe, isotropisch und anisotropisch leitende Klebstoffilme, Siebdruckkleber, UV-trocknende Siebdruckklebstoffe, Konstruktionsklebstoffe zum Verkleben von Niederenergiekunststoffen, Dispersionsklebstoffe für die Verklebung von hochenergetischen Kunststoffen, beschichtete Metallbleche, Leder und Textilien, Schmelzklebstoffe, Mehrzweckklebstoffe, Klebstoffe zum Verkleben unterschiedlicher Metalle, Klebstoffe zum Kleben von Metallen und Kunststoffen, Klebstoffe zum Kleben von Metallen und Glas, Scheibenverbundkleber, Gewebebänder, z. B. zum Verschließen, Abdichten, Bündeln, Kennzeichnen und Verstärken, wasserabweisende Gewebebänder, alterungsbeständige Gewebebänder, strapazierfähige Gewebebänder, Kreppklebebänder, Siegelband, chemikalienbindende Vliese, industriebindende Vliese, ölbindende Vliese, Absorp tionsmaterialien mit exzellenten Absorptions- und Gewichtsverhältnissen Sicherheitsbeläge auf Böden, selbstklebende Antirutschbeläge, Sicherheitsbeläge auf Fahrzeugen, Poliermedien, Polierpads, Polierschwämme, Polierscheiben, Polierpasten, Poliertücher, Schleifmittel, Schleifpapier, strukturierte Schleifmittel, Oberflächenschutzfolien, hochtemperaturbeständige Abdeckfolien Splitterschutzfolien, Schaufensterfolien, Schaufensterfilme, reflektierende Folien für Verkehrsbeschilderung, Retro-reflektierende Folien, Designfolien, flexible Folien, Signalfolien Farbfolien, Lackschutzfolien, Kopierfolien, Universalfolien, Präsentationshüllen, Laminierfolien, Korrosionsschutzfolien, Akustikisolationsfolien für Baustellenprodukte, Steinschlagschutzfolien, chemikalienresistente Abklebfolien und Abdeckfolien, Sonnenschutzfolien, Hitzeschutzfolien, selbstklebende Dichtungen, leicht entfernbare Schilder, Scheibenabdeckfolien, Hochleistungsfolien für extreme Temperaturen, Hochleistungsfolien mit extremer Chemikalienbeständigkeit, Hochleistungsfolien mit extremer Abriebfestigkeit, bedruckbare Folien (z. B. für Laserdrucker, Ink-Jet Drucker), Mehrschichtfolien, Laser-Gravur Folien, für das Recycling kompatible Folien, Sicherheitsetiketten, Kennzeichnungsetiketten, Labels, selbstklebende Elastikpuffer.
ZrO₂-Keramikteile werden als Bauteile in Maschinen, Anlagen, Verkehrsmitteln, elektrischen, elektronischen sowie informationsverarbeitenden Komponenten bzw. Geräten und Konsumgütern eingesetzt. Ebenfalls werden Werkzeuge, Prothesen, Zahnersatzteile (Brücken, Inlays, Kronen, Zahnimplantate), Sensoren usw. aus ZrO₂ hergestellt.
Beispiele für ZrO₂-Teile oder Komposite, die ZrO₂ enthalten, sind Zahnräder, Kugel- und Wälzlager, Düsen, Ziehsteine, Drahtführungen, Lagerschalen, Strangpressmatrizen, Spinndüsen, Fadenführungen, Ventile, Zylinder, Zylinderköpfe, Pumpenteile, Tüllen, Katalysatorträger, Feuerfestauskleidungen, Tiegel, Fasern, Klingen für Messer, Scheren bzw. Schneid- und Häckselwerkzeuge, Mikrobauteile (z. B. Zahnräder, Reaktorbehälter), Heizleiter, Elektrolyte, Sauerstoffleiter (als Sensoren in Lambdasonden und Metallschmelzen), Oszillatoren, Piezoelektrika, Hochfrequenzinduktionsspulen. Beispiele für poröse Teile aus ZrO₂ sind Filter, Katalysatorträger und Adsorbermaterialien. Weitere Beispiele sind Schneidwerkzeuge, Schleifmittel, umwandlungsverstärkte Keramiken, Wärmedämmschichten, elektrische Isolier werkstoffe, tribologische Schichten, Gleitlager, Sauerstoffsensoren (Lambdasonde), Sauerstoffionenleiter (Elektrodenmaterial), Piezoelektrika, hitze- und Oxidationsbestände Ofenteile, Brennerteile, Abgasführungen, Bremsscheiben, Fahrradfelgen, Radlager, Einspritzpumpen, Lambdasonden, Zylinderlaufbuchsen, Brennstoffzellen, Zündkerzenisolator, Glühkerzenisolator, Abgaskrümmer, Turboladerschaufeln, Ventilfedern, Geschirr, Messer, Scheren, Schneidwerkzeuge, Backofenauskleidung, Backofenfiltermaterial, Heizplatten, Haushaltsmühlen, Fleischwolf, Pressen, Kochutensilien (Löffel, Raspel), Griffe für Pfannen und Töpfe, Türgriffe, Keramikdichtungen für Wasserhähne und -ventile, Kacheln, Nagelfeilen, Töpfe, Vasen, Mörser, Kerzenleuchter, Waschmaschinentrommellager, Brennstoffzelle, Ölbrenner und Gasbrenner und deren Auskleidungen, Radlager für Sportgeräte, Gleitringe für Angeln, Freizeitmesser, Werkzeuge, Hochdruckreiniger, Dosierpumpen.
Die Verwendung von nanodispersem ZrO₂ in zweidimensionalen Strukturen, insbesondere Schichten, Folien und Membranen, eröffnet eine Reihe von Vorteilen, die im folgenden zusammen mit Beispielen für geeignete Gegenstände erläutert werden.
Es ergibt sich ein Schutz vor Verschleiß- und Korrosion. Dies ist z. B. vorteilhaft im Bereich der chemischen Industrie für Behälter- und Rohrwandungen von Reaktionsgefäßen, Rührern, Pumpen (Gehäuse, Schaufeln/Rotoren, Ventile), Ventilen und Sensoren (Thermoelemente, Füllstandsensoren, Drucksensoren, Näherungsschalter, Entfernungssensoren, Messzellen von Mass-Flow-Controllern); im Automobilbereich sowie im Bereich stationärer Otto- und Dieselmotoren vor allem für bewegte Teile wie Kolben, Kolbenringe, Zylinder, Ventile, Wellen, Lagersitze, Lagerflächen, aber auch Schwung-, Brems- und Kupplungsscheiben, im Bereich der Metallverarbeitung zur Herstellung von Werkzeugen zur spanenden Metallverarbeitung (Drehen, Fräsen, Bohren, Sägen) und zur Herstellung von Stanz- und Pressformen.
Man erhält korrosionsfeste Isolatorschichten (elektrische Isolation). Dies ist z. B. vorteilhaft auf metallischen Substraten/Oberflächen (Stromführungen) im Bereich der Feuerungs- und Heiztechnik und des Ofenbaus insbesondere im Bereich der keramischen Industrie/Verfahrenstechnik, der Montan- sowie Chemischen Industrie, im Bereich der Sensorik als korrosionsfeste elektrische Isolierung von Sensoren, Leiterbahnen, Gehäusen und für SOFC (Herstellung dünner gasdichter Schichten (Dicke < 2 μm) auf keramischen Substraten mit gezielter Einstellung von Dicke, Gefüge und Sauerstoffionenleitfähigkeit).
Durch die erfindungsgemäße Verwendung können niedrig sinternde ZrO₂-haltige poröse Schichten hergestellt werden. Die hohe spezifische Oberfläche der porösen Schichten ermöglicht verbesserte katalytische und sensitive Eigenschaften. Als Anwendungen sind dabei zu nennen die Sauerstoffsensorik in Heißgasen (Abgase) im Automobil-Bereich sowie für stationäre Otto- oder Dieselmotoren, im Bereich der Kraft- Wärmeversorgung, im Montanbereich und der chemischen Industrie.
Im Bereich der Katalyse dient das ZrO₂ als poröses Substrat (Katalysatorträger). Anwendungsbereiche sind die Reinigung von Gasen sowie Gas/Partikelgemischen, z. B. im Bereich Motorabgase im Automobilbereich, Industrieabgase (Rauchgase, Verhinderung von Geruchsbelästigungen und Gesundheitsbeeinträchtigungen), im Bereich der chemischen Industrie bei der katalytischen Synthese gasförmiger oder flüssiger Produkte in Reaktorbehältern und Rohrreaktoren.
Weitere Anwendungsgebiete dieser Materialien sind Wärmedämmschichten in allen Bereichen der Heißgasbeaufschlagung wie in stationären und mobilen Gasturbinen (Schaufeln, Gaszuführungen), Auskleidungen von Abgasführungen im Automobilbereich sowie stationärer Otto- und Dieselmotoren und die Verwendung poröser Schichten als Adsorbermaterialien.
Weitere Verwendungsmöglichkeiten sind die Herstellung korrosionsfester, selbsttragender, niedrig sinternder, dünnwandiger keramischer Bauteile in ein- und mehrlagiger Ausführung (Laminate), z. B. als Plattierungen/Auskleidungen: Korrosionsschutz für die chemische Industrie für Behälter- und Rohrwandungen von Reaktionsgefäßen, Rührer, für Gehäuse von Pumpen, Ventilen, Sensoren, als Substrate für die Elektronikindustrie, z. B. Mikroelektronik, hochintegrierte Schaltkreise im Bereich der Computer- und Mobilfunktechnologie, sowie mobile Meß-/Regelgeräte.
Es können anorganische, hochtemperaturfeste, korrosionsstabile Membranen hergestellt werden, z. B. Mehrlagenstrukturen mit dünner Trennmembran (Dicke < 2 μm), dabei können die eigentliche Trennmembran wie, die poröse Stützmatrix nanodisperses ZrO₂ enthalten, Heißgasextraktion, H₂-Gewinnung (Reformierung), Hochtemperatur- und korrosionsstabile UF- oder NF-Membranen (chemische Industrie: Aufkonzentration von Produkten, Abtrennung von Verunreinigungen, Umwelt: Abwasserreinigung; Medizin: sterilisierbare keramische Filter mit Porendurchmesser im Bereich von 0,1–10 nm).
Es können Funktionsbeschichtungen mit nanodispersem ZrO₂ als anorganischer Bindephase hergestellt werden, z. B. zur Anbindung von anorganischen Materialien auf Substraten aus Metall, Keramik, Glas zur Herstellung von Funktionsbeschichtungen, als hochtemperaturfeste tribologische Schichten, hochtemperaturstabile Formtrennschichten, Hochtemperatur- Easy-to-Clean-Schichten, zur Verhinderungen von Korrosionsschäden an Formen durch aggressive flüssige Medien wie Metall- oder Kunststoffschmelzen, zur Verhinderung von Ablagerungen im gewerblichen und privaten Bereich, insbesondere im Bereich der Feuerungstechnik (Kamine, Heizungszüge, Öfen, Heizkessel, Rohre, Ventile, Sensoren), der chemischen Industrie (Rühr- und Reaktionskessel, Rohrwandungen, Rührer, Ventile, Pumpen, Kessel) der metallverarbeitenden Industrie (Gießlöffel, Gießdüsen, Lötdüsen, Steigrohre, Pumpen (Kolben, Rotoren, Zylinder, Gehäuse, Ein- und Auslässe) und in der Lebensmittelindustrie (Ofen, Backbleche bzw. -formen, Rührbehälter, Vorratsbehälter (Silowandungen, Austragschnecke, Zellenradschleusen, Rohrleitungen), Extruder (Schnecken, Kolben, Zylinder, Düsen), Transporteinrichtungen insbesondere Bänder.
Ein weiteres Beispiel sind Fügefolien und Substrate zur Herstellung von Sandwichstrukturen aus Keramik, Glas und Keramik sowie Metall und Keramik.

Claims

Verwendung von nanoskaligen ZrO₂-Teilchen zur Herstellung eines Matrixkörpers von einem Gegenstand.
Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine nanoskalige ZrO₂-Teilchen enthaltende Zusammensetzung zur Herstellung des Matrixkörpers verwendet wird.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ZrO₂-Teilchen oberflächenmodifiziert und/oder dotiert sind.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand aus dem Matrixkörper besteht oder der Matrixkörper eine Teilkomponente des Gegenstands ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrixphase des Matrixkörpers aus Kunststoff, Metall, Keramik, Glas, Glaskeramik, Baustoffen, Kompositen oder Hybridmaterialien davon gebildet wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ZrO₂ aus den ZrO₂-Teilchen als dispergierte Phase in der Matrixphase vorliegt oder als Matrixbildner Bestandteil der Matrixphase ist.
Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrixphase ausschließlich aus ZrO₂ besteht.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Matrixkörper eine zweidimensionale Struktur, z. B. Schichten oder Folien, oder ein Formkörper, insbesondere eine keramische zweidimensionale Struktur oder ein keramischer Formkörper, gebildet werden.
Verwendung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die nanoskaligen ZrO₂-Teilchen enthaltende Zusammensetzung eine Beschichtungszusammensetzung, ein Klebstoff, eine Harzzusammensetzung oder eine Dichtungsmasse ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Gegenstand um Arbeitsgerätschaften und Teile davon, Vorrichtungen und Maschinen für gewerbliche oder industrielle Zwecke und Forschung und Teile davon, Fortbewegungs- und Transportmittel und Teile davon, Haushaltsgegenstände und Arbeitsgerätschaften für den Haushalt und Teile davon, Ausrüstungen, Geräte und Hilfsmittel für Spiel, Sport und Freizeit und Teile davon, Geräte, Hilfsmittel und Vorrichtungen für medizinische Zwecke und Teile davon, Implantate und Prothesen für medizinische Zwecke und Teile davon und Bauwerke und Teile davon, Werkzeuge, Sensoren und Geräte und Bauteile für die Elektronikindustrie, z. B. Mikroelektronik und hochintegrierte Schaltkreise im Bereich der Computer- und Mobilfunktechnologie, handelt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 für den Verschleißschutz, den Korrosionsschutz, hochtemperaturstabile Antihafteigenschaften (Easy-to-Clean-Schichten), die Chemikalienbeständigkeit, als Katalysatormaterial, zur elektrischen Isolation und/oder als Membran.
Zusammensetzung, die nanoskalige ZrO₂-Teilchen enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 12 in Form einer Beschichtungszusammensetzung, eines Klebstoffs, einer Harzzusammensetzung, einer Dichtungsmasse, einer Paste, einer Suspension, eines Sols, einer Masse oder eines Schlickers.