Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
In dem Projekt sollen unterschiedliche Metallnanopartikel-Metallmatrixsysteme untersucht werden. Es soll die Herstellbarkeit aussichtsreicher Nanokomposite wie Ni-nano-Au (Modellsystem), Sn-nano-Ag und Pd-nano-Ag hinsichtlich ihrer HersteIlbarkeit grundlegend untersucht werden. Ziel ist die Optimierung der Prozesse und die elektrochemische und chemo-mechanische Charakterisierung der neuartigen funktionellen Schichten.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Herstellung der Nanopartikel ist in zwei Schwerpunkte unterteilt: (1) Synthese von Kern-Schale Polymeren und deren Optimierung hinsichtlich Synthese und Einfluss auf die Stabilit\u00e4t von Metall Nanopartikeln, (2) Bestimmung und Optimierung der Parameter, die die Stabilitat der Metall Nanopartikel in Losung beeinflussen. Das Zusammenwirken von Metallnanopartikeln mit kommerziellen Elektrolytsystemen ist mit elektrochemischen Methoden zu untersuchen, um ein besseres Verst\u00e4ndnis und eine \u00dcbertragbarkeit f\u00fcr die Praxis zu erreichen. Dabei kommen klassische elektrochemische Verfahren und Parameterabh\u00e4ngigkeiten zum Einsatz. Die unter definierten elektrochemischen Bedingungen gewonnenen Schichtsysteme werden auf ihre Zusammensetzung, Partikelverteilung und Partikel-Einbauraten sowie ihrer chemisch-mechanischen Eigenschaften untersucht. Die aus den elektrochemischen Untersuchungen und den korrespondierenden Schichteigenschaften gewonnenen Erkenntnisse werden auf eine entsprechend angepasste galvanotechnische Anlagenkonstruktion bzw. Kleingalvanoanlage \u00fcbertragen. In dieser Anlage soll eine \u00dcbertragbarkeit der elektrochemisch untersuchten Metallnano-Systeme in ein kommerzielles Galvanosystem grunds\u00e4tzlich \u00fcberpr\u00fcft werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
In Vorbereitung auf die elektrochemischen Untersuchungen wurden Nano-Au IKern-Schale-Systeme, sowohl als ein-als auch zweischalige Systeme erzeugt und auf ihre Stabilitat in w\u00e4ssrigen L\u00f6sungen ge-pr\u00fcft. Bei den einschaligen Au-Nanosystemen wurden die Systeme mit polarem Kern (PAMAM [poIy(ethyleneimine)], PG[polyglycerol] mit unterschiedlichen Molekulargewichten sowie einer hydrophi-len oder hydrophoben \u00e4usseren Schale (monomethyl poly(ethylene glycol)ether, pseudo-PAMAM, gluco-lactone oder Fetts\u00e4uren) hergestellt. Die Doppelschalensysteme aus einem polarem Kern, einer unpola-ren inneren Schale und einer hydrophilen Aussenschale wurden als in Wasser l\u00f6sliche und stabile Au-nanoSysteme erzeugt. Durch Variationen der Parameter(Kern, innere und aussere Schale) konnten nicht nur stabile Systeme erzielt werden, sondern auch die dabei erreichbare maximale Beladbarkeit stabiler Kern-Schalesysteme mit Au ermittelt werden. Ein weiteres Ziel der Untersuchungen war, die Herstellungsverfahren der Kem-Schale-Systeme zu vereinfachen und damit auch die Herstellkosten zu reduzieren. Hierzu sind erste Vorversuche vielversprechend angelaufen. Die Nano-Au-IKern-Schalesysteme sind in Nickelsufamat-Elektrolyten, die in kommerzieller Zusammensetzung hergestellt wurden, f\u00fcr die elektrochemischen Untersuchungen eingesetzt worden. Wesentliche Parameter bei den elektrochemischen Untersuchungen waren: Strom, Spannung, Konvektion sowie die Konzentration der PEI-PAMAM Nano-Au-Systeme. Die Untersuchungen erfolgten mit rotierenden Zylinder-bzw. Scheibenelektroden, um definierte Diffusionsbedingungen bei der Metallabscheidung sicherzustellen, Als Refe-renz wurde jeweils der organikfreie Nickelsulfamat-Elektrolyt herangezogen. Erstes wichtiges Ergebnis dieser Untersuchungen war, dass sowohl der Kern-Schale Komplex allein als auch in seiner Nano-Au-beladenen Form elektrochemisch ein starker Inhibitor ist, der kommerziellen Nickel-Inhibitoren (Brighte-ner class 11) direkt vergleichbar ist. Das bedeutet, dass bei dem verwendeten Nano-Au\/Kern-Schale-System in einem Nickelsulfamatelektrolyten kein zusatzllcher Inhibitor (brightener class 11) verwendet werden muss und daher der Nanocarrier nicht nur das Au transportiert, sondern auch klassische Aufga-ben in einem GalllanikelektroIyten (z. B. Einebnung) mit wahrnehmen kann. Die ersten Analysen der Ni-Nano-Au-Schichten zeigten eine ausserordentlich, bisher im Nanomassstab bei der Dispenlionsbeschichtung nicht bekannte Gfeichm\u00e4ssigkeit der Nano-Au-Partikel durch die gesamte Nickelschicht. Die Nano-Au-Partikel konnten in den Nickelschichten nur mit Hilfe eines lonen\u00e4tzverfahrens und Erarbeitung eines entsprechenden KnowHows in der vorliegenden Qualit\u00e4t sichtbar gemacht werden. Bei den einge-bauten Nano-Au\u00b7Partikeln handelt es sich um Au-Partikelgr\u00f6ssen von 2-5 nml Derzeit laufen die Unter-suchungen in Richtung Ermittlung erster Eigenschaften der neuen Nickelmatrix-Nano-Au-Dispen;ionsschichten. Parallel zu den Arbeiten um die Charakterisierung der Schichtsysteme wird der Einfluss von weiteren. im Nickelsulfamatsystem ZU Abscheidung spannungsarmer\/-freier Nickelschichten eingesetzte Brightener class I Systeme. hinsichtlich Stabilit\u00e4t der Kern-Schalesysteme und das elekt-rochemische Verhalten untersucht. F\u00fcr die testweise zu pr\u00fcfenden anderen Nano-Ag-Systeme in Zinn-und Palladiumelektrolyten sind einschalige und zweischalige, in Wasser stabile Nanocarrier bereits er-zeugt worden. F\u00fcr die \u00dcbertragung der im Labormasstab gewonnenen Ergebnisse in praxisnahe Galva-niksysteme, sind erste Konstruktionsentw\u00fcrfe erarbeitet worden, die den spezifischen Umgang mit Nano-Partikeln Rechnung tragen und die eine \u00dcbertragbarkeit in die Praxis aufzeigen sollen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Vorstellung der bisherigen Ergebnisse und der Versuchseinrichtungen vor dem DBU-Projektbetreuer (Dr. Schwake) am 30.1.2008 an der FU Berlin.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die derzeitigen Ergebnisse erf\u00fcllen bisher alle Erwartungen. die an das Modellsystem Ni-Matrix-Nano-AuSystem aus elektrochemischer Sicht und Stabilit\u00e4tserwartungen der Kern-.Schale-Nanometalle in EIektrolyten gekn\u00fcpft wurden. Es werden gute AussIchten gesehen, dass vergleichbare Ergebnisse auch in anderen Metallmatrix-Nanometall-Dispersionsbeschlchtungen erreicht werden k\u00f6nnen.Die Eigen-schaften dieses neuartigen Schichtsystems Nickelmatrix-Nano-Au .ist in Bearbeitung. Auch zeigen die bisherigen Ergebnisse deutlich, dass es weit geringere Probleme bel einer Aufskalierung in den technischen Massst\u00e4ben im Vergleich zu den bisher bekannten Ans\u00e4tzen zur galvanischen Nano-Hartstoffabscheidung in Metallschichten geben wird.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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