Glossar Nanotechnologie

Glossar der Nanotechnologie - Wichtige Begriffe und was sie bedeuten
Additive
Zusatzstoffe, die Produkten in geringen Mengen zugesetzt werden, um bestimmte Eigenschaften zu erreichen
oder zu verbessern. Additive haben einen positiven Einfluss auf den Herstellungsprozess, die Lagerung und die
Verarbeitung.
Agglomerat
Aus kleinen Partikeln zusammengesetzte, miteinander verbundene Anordnung von Nanopartikeln.
anti-adhäsiv
Vermeidung von Anhaftungen an der Oberfläche.
antimikrobiell
Eine Eigenschaft, die verhindert, dass Bakterien und Pilze in ihrer Vermehrung gehemmt werden.
Applikation
Integration der Nanoformulierungen in die Kundenanwendung, z.B. durch nasschemische oder
elektrochemische Verfahren.
Ausgangsstoffe
Chemische Ausgangsstoffe die mittels Verfahren und Prozesse der chemischen Nanotechnologie auf die
gewünschte Funktion modifiziert werden.
Barriereschichten
Zielsetzung von Barriereschichten (nanoBarrier®) ist es, die jeweilige Oberfläche oder die darunter befindlichen
Produkte vor schädlichen Einflüssen zu schützen. Die Schutzmechanismen können sich auf umweltbedingte
Auswirkungen (z. B. Sonnenstrahlung) oder auf prozessbedingte Auswirkungen (z. B. aggressive Medien, wie
Säuren und Laugen) beziehen. Nanogate bietet auf dieser Basis unter anderem im Bereich des
Korrosionsschutzes für Leichtmetalle (z. B. Aluminium, Magnesium) und im Bereich des Verwitterungsschutzes
(z. B. Textilien, Leder) Produkte an. Vorteile der Systeme von Nanogate sind beispielsweise die geringen
Schichtstärken (ultradünne Schichten) im Vergleich zu konventionellen Lösungen bei gleichzeitig hoher
Beständigkeit.
Chemische
Nanotechnologie
Die chemische Nanotechnologie besetzt einen Teilbereich der Nanotechnologie, der sich mit der Herstellung und
Weiterverarbeitung von Nanomaterialien beschäftigt. In der chemischen Nanotechnologie, die Nanogate zur
Entwicklung von Lösungen und die Herstellung ihrer Produkte nutzt, werden Ausgangsstoffe mit typischen
Eigenschaften in chemischen Prozessen gezielt miteinander kombiniert, um die gewünschte Materialeigenschaft
einzustellen. Bereits Anfang des vorigen Jahrhunderts gab es erste Beschäftigungen mit so genannten Kolloiden
(Stoffe mit fein verteilten festen Teilchen), eine der maßgeblichen Grundlagen der chemischen
Nanotechnologie. Die Kolloidchemie ist ein Teilgebiet der Chemie, bei dem die Herstellung, Charakterisierung
und Modifizierung entsprechender Systeme erforscht wird. Zu den Verfahren, die in der chemischen
Nanotechnologie Verwendung finden, zählen im besonderen solche kolloidiale Prozesse, bei denen gezielt durch
Keimbildungsreaktionen (z. B. durch chemische Fällung oder Ausscheidungsreaktionen) kleine Strukturen in
flüssigen Ausgangssubstanzen erzeugt werden. Die hierbei auftretenden Herausforderungen für den
industriellen Einsatz umfassen insbesondere die Tendenz dieser Materialien zu agglomerieren (verklumpen),
was oft zum Verlust spezifischer Eigenschaften führt. Geeignete Verfahren, diesen Herausforderungen effektiv
zu begegnen, stellen beispielsweise Sol-Gel-Prozesse dar, wie sie Nanogate u. a. einsetzt.
Diffusionssperrschichten
Typisches Anwendungsfeld von Barriereschichten, (nanoBarrier®), welche die Durchdringung von flüssigen und
gasförmigen Medien oder von bestimmten Lichtwellenlängen zum Substrat verhindern sollen..
Dispersionen
Gemenge aus mindestens zwei Stoffen, die sich nicht oder kaum ineinander lösen oder chemisch miteinander
verbinden.
Dotfarm®-Optics
Dotfarm®-Optics ist eine Technologieplattform zur Herstellung hochleistungsfähiger und gleichzeitig
kostengünstiger Lichtlenksysteme. Zielanwendungen bestehen insbesondere in den Bereichen Consumer
Electronics, Signal Processing und Photonik. Die Grundlage der Technologie bildet die Erzeugung von
Lichtwellenleitern mit dreidimensionalen Gitterstrukturen direkt auf der jeweiligen Bauteiloberfläche. Dabei
werden lokal Einzel-Gitter ("Dots") ausgebildet, deren Eigenschaften wie Gitterkonstante, Größe, Form oder
Vektor individuell eingestellt werden. Die verschiedensten Bauteile lassen sich auf diese Weise veredeln. Durch
ein für den spezifischen Anwendungszweck maßgeschneidertes optisches Gesamtdesign ergibt sich eine
optimierte Lichtmischung und charakteristische Lichtverteilung im Raum. Die benötigte Präzision wird durch die
Verwendung eines speziellen Nanokompositmaterials erreicht. Aufgrund seiner extrem schnellen
Verarbeitungszeit erlaubt dieser Spezialwerkstoff zusammen mit dem bei Nanogate etablierten
Fertigungsverfahren äußerst effiziente Kostenstrukturen. Nanogate bietet seinen Kunden und Partnern mit
Dotfarm®-Optics die Möglichkeit zur Herstellung von hochanspruchsvollen diffraktiven Strukturen für
kostengünstige Massenkomponenten.
Elektrochemische
Prozesse
Die Elektrochemie ist ein Teilgebiet der physikalischen Chemie, welches sich mit dem Zusammenhang zwischen
elektrischen und chemischen Vorgängen befasst. Wenn eine chemische Reaktion mit einem elektrischen Strom
verknüpft ist, so ist dies ein elektrochemischer Vorgang. Entweder wird die Reaktion durch eine von außen
angelegte elektrische Spannung erzwungen (Elektrolyse) oder es wird durch eine spontane chemische Reaktion
geeigneter Substanzen eine elektrische Spannung erzeugt (galvanisches Element). Nanogate hat in diesem
Zusammenhang für seine Anwendungen auch eigenständige Verfahren entwickelt bzw. konventionelle
Verfahren optimiert .
Elektrolyse
Hervorrufen einer Reaktion durch eine von außen wirkende elektrische Spannung.
Entformung
Beschreibt den Prozess, bei dem eine gegossene Komponente möglichst rückstandsfrei aus einer Werkzeugform
entfernt wird.
Gasphasenabscheidung,
chemische
Beschichtungsverfahren, bei dem an der erhitzten Oberfläche eines Substrates aufgrund einer chemischen
Reaktion aus der Gasphase eine Festkomponente abgeschieden wird.
Gasphasenabscheidung,
physikalische
Vakuumbasiertes Beschichtungsverfahren, bei dem die Schicht durch Kondensation eines Materialdampfes
gebildet wird.
Hybridkomposite
Hybridkomposite verwenden innerhalb ihrer chemischen Entstehungsprozesse als Ausgangsstoffe ausschließlich
organische und anorganische Verbindungen.
hydrophil
wasseranziehend
hydrophob
wasserabstoßend
integrierte
Materialsysteme
Nanoformulierungen und deren Integration in kundenspezifische Produkte und Prozesse.
Kolloidchemie
Die Kolloidchemie ist ein Teilgebiet der Chemie, bei dem die Herstellung, Charakterisierung und Modifizierung
entsprechender Systeme erforscht wird. Zu den Verfahren, die in der chemischen Nanotechnologie Verwendung
finden, zählen im Besonderen solche kolloidiale Prozesse, bei denen gezielt durch Keimbildungsreaktionen (z. B.
durch chemische Fällung oder Ausscheidungsreaktionen) kleine Strukturen in flüssigen Ausgangssubstanzen
erzeugt werden.
Kolloide
Stoffe mit fein verteilten festen Teilchen die eine maßgebliche Grundlage der chemischen Nanotechnologie
darstellen.
Multifunktionelle
Kompositmaterialien
Hierbei werden die gewünschten Produkte mit verschiedenen neuen und verbesserten Funktionen gleichzeitig
ausgestattet (wasserabweisend, schmutzabweisend, antibakteriell, geruchshemmend, transparent, ultradünn,
etc.).
nano
griechisch: Zwerg
nanoAdd®
Zu den bereits vorhandenen Technologieplattformen(nanoTension®, nanoBarrier®, und nanoGlide®) und
deren speziellen Eigenschaftsprofilen können noch weitere Funktionen zur Verfügung gestellt werden. Diese
können prinzipiell in die vorhandenen Technologieplattformen integriert werden oder als eigenständige
Nanoformulierungen anwendungsbezogen entwickelt werden (wie z. B. elektrische Leitfähigkeit, antibakteriell,
katalytische Eigenschaften etc.)
Nano-Additive
Zwischenprodukte, die bereits so aufbereitet sind, dass diese in weiteren Prozessstufen verarbeitbar sind und
Produkten zugesetzt werden können, um bestimmte Eigenschaften zu erreichen.
Nanoanalytik
Im Bereich der Nanoanalytik verwendet man Geräte und Verfahren, welche die Welt der Nanotechnologie
sichtbar machen und analysieren.
nanoBarrier®
Zielsetzung von Barriereschichten ist es, die jeweilige Oberfläche oder die darunter befindlichen Produkte vor
schädlichen Einflüssen zu schützen. Die Schutzmechanismen können sich auf umweltbedingte Auswirkungen (z.
B. Sonnenstrahlung) oder auf prozessbedingte Auswirkungen (z. B. aggressive Medien, wie Säuren und
Laugen) beziehen. Nanogate bietet auf dieser Basis unter anderem im Bereich des Korrosionsschutzes für
Leichtmetalle (z. B. Aluminium, Magnesium) und im Bereich des Verwitterungsschutzes (z. B. Textilien, Leder)
Produkte an. Vorteile der Systeme von Nanogate sind beispielsweise die geringen Schichtstärken (ultradünne
Schichten) im Vergleich zu konventionellen Lösungen bei gleichzeitig hoher Beständigkeit.
Nanobauteile/Nanodevices
Unter Nanobauteilen/Nanodevices versteht man kleinste Komponenten, wie sie typischerweise in der
Halbleiterindustrie eingesetzt werden.
Nano-Dispersionen
Modifizierte Nanopartikel, die stabil in flüssigen Medien vorliegen und zur Gruppe der Nano-Additive gehören.
Nanoformulierungen
Durch Verwendung weiterer Hilfs- und Ergänzungsstoffe werden die durch chemische Prozesse hergestellten
Nanokomposite zu einsatzfähigen Materialsystemen weiterverarbeitet. Hierbei steht die kostengünstige und
qualitätsgesicherte Produktion in ausreichenden Quantitäten im Vordergrund.
NanogateAnwendungszentrum
Im Nanogate-Anwendungszentrum werden kundenbezogene Entwicklungsarbeiten zur Prozess- und
Produktintegration, teilweise auch mit externen Partnern, zur Serienreife geführt. Hier kann Nanogate
umfangreiche Bemusterungen, aber auch Oberflächenveredelungen von Kleinserien durchführen,
typischerweise in der Pilotphase eines Projektes. Das Nanogate-Anwendungszentrum stellt somit einen
wichtigen Kompetenzbaustein der Gesellschaft dar, der ihr nicht nur den zeitnahen „Proof-of-Concept“ der
jeweiligen Prozess- und Produktintegration erlaubt, sondern daneben dazu dient, branchenübergreifendes
Technologie-Know-how von Serienanwendungen zu sammeln.
nanoGlide®
Nanoformulierungen finden auch zunehmend im Bereich der so genannten Tribologie Verwendung. Sie befasst
sich mit der Beschreibung von Reibung, Verschleiß und Schmierung sowie der Entwicklung von Technologien
zur Optimierung von Reibungsvorgängen. Hierdurch soll die Effizienz, die Lebensdauer und der Wirkungsgrad
von industriellen Komponenten verbessert werden. Nanogate bietet auf dieser Basis u. a. bereits erfolgreich
verschleißfeste Schichten im Bereich der Werkzeugentformung oder der Druckindustrie an, mit deren Hilfe sich
deutliche Kosteneinsparungen realisieren lassen. Hierbei greift Nanogate sowohl auf nasschemische als auch
elektrochemische Verfahren zurück und besitzt somit vielfältige Möglichkeiten, effiziente Lösungen mit seinen
Partnern zu erarbeiten.
nanoinject®-Verfahren
Nanogate entwickelt und optimiert für seine Anwendungen auch eigenständige Prozesse wie das nanoinject®Verfahren. Hier wird die Erstellung von leistungsstarken Funktionsschichten unmittelbar in vorhandene
thermische Aushärteprozesse der Keramikherstellung integriert. Das Verfahren ermöglicht bei höchster Qualität
eine maximale Flexibilität. Unsere Kunden profitieren zudem von einer optimalen Kostenposition und
Anwendungssicherheit.
Nanokomposite
Nanogate bezeichnet die aus den Prozessen der chemischen Nanotechnologie entstandenen nanostrukturierten
Materialien als Verbundmaterialien (Komposite) bzw. Nanokomposite. Hinsichtlich der Komposit-Materialien
unterscheidet das Unternehmen zwischen Hybridkompositen und Nanopartikelkompositen. Hybridkomposite
verwenden innerhalb ihrer chemischen Entstehungsprozesse als Ausgangsstoffe (Precursoren) ausschließlich
organische und anorganische Verbindungen. Demgegenüber werden bei den Nanopartikelkompositen zu Beginn
bzw. bereits während des chemischen Entstehungsprozesses externe Nanopartikel zusätzlich gezielt zugeführt.
Nanomaterialien
Bei Nanomaterialien geht es um die Nutzung von Nanostrukturen zur Erzeugung und Verbesserung von
Werkstoffeigenschaften.
Nanometer (nm)
Ein Nanometer ist ein milliardstel Meter (10-9 m) und rund 50.000 mal feiner als ein durchschnittlich
menschliches Haar.
Nanopartikel
Teilchen mit einer Größe unter 100 Nanometer, Nanoteilchen oder auch Nanopartikel bezeichnen einen Verbund
von wenigen bis einigen tausend Atomen oder Molekülen. Der Name entspringt ihrer Größe, die typischerweise
bei einigen Nanometern (10-9 Meter bzw. 1 milliardstel Meter) liegt.
Nanopartikelkomposite
Diese werden zu Beginn bzw. während des chemischen Entstehungsprozesses der nanostrukturierten
Materialien zusätzlich gezielt eingeführt.
Nanopartikelspezialisten
Hoch spezialisierte Hersteller von Ausgangsstoffen.
nanoplating®
Bei Nanogate ist eine eigenständige integrierte Prozesstechnik entwickelt worden. Diese führen wir unter dem
Begriff nanoplating®. Hierbei werden unter Zugrundelegung bereits etablierter elektrochemischer Prozesse (wie
galvanische oder elektrolytische Verfahren) neue Oberfächenfunktionen durch die maßgeschneiderte und
homogene Integration von Nanopartikelsystemen ermöglicht.
nanostrukturierte
Materialien
Über Verfahren und Prozesse der chemischen Nanotechnologie (z. B. Sol-Gel-Prozess) hergestellte
Nanokomposite. Hierbei steht die Herstellung und gezielte Nutzung von nanoskaligen Strukturen zur Erzeugung
und Verbesserung von Werkstoffeigenschaften im Vordergrund. Dieser Bereich der Nanotechnologie gilt als am
weitesten vorangeschritten und ermöglicht bereits heute branchenübergreifende Lösungen.
Nanotechnologie
Innovationsmotor dieses Jahrtausends - das große Geheimnis in kleinster Dimension. Die Nanotechnologie
(„Nano“ – griechisch: Zwerg) ist eine vergleichsweise junge Technologie. Sie beschäftigt sich mit der
Erforschung, Bearbeitung und Produktion von Gegenständen sowie Strukturen, die mindestens in einer
Dimension kleiner als 100 Nanometer (nm) sind. Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter (10-9 m) und rund
50.000-mal feiner als ein durchschnittliches menschliches Haar. Die geringe Größe der Nanopartikel oder
Nanostrukturen ist einer der Hauptgründe für ihre besonderen Eigenschaften. Die relative Oberfläche nimmt mit
abnehmender Teilchengröße zu. Aus diesem Grund haben Nanostrukturen eine extrem große Oberfläche, die
das Verhalten maßgeblich beeinflusst. Nanostrukturen liegen daher in einem Größenbereich, in dem die
Oberflächeneigenschaften gegenüber den Volumeneigenschaften der Materialien eine immer größere Rolle
spielen und zunehmend auch quantenphysikalische Effekte berücksichtigt werden müssen. Die mechanischen,
optischen, magnetischen, elektrischen und chemischen Eigenschaften dieser kleinsten Strukturen hängen
jedoch nicht allein von der Art des Ausgangsmaterials ab, sondern in besonderer Weise von ihrer Größe, Gestalt
und von der Art, wie man diese kleinen Strukturen erzeugt und in Werkstoffe integriert.
nanoTension®
Grundsätzlich verfügt jedes Material und jede Oberfläche über eine spezifische Oberflächenenergie, über die
das Benetzungsverhalten mit flüssigen Medien beeinflusst werden kann. So können beispielsweise Flüssigkeiten
von der Oberfläche abgestoßen oder angezogen werden. Man unterscheidet grundsätzlich bei wässrigen Medien
zwischen hydrophoben (wasserabstoßenden) und hydrophilen (wasseranziehenden) Systemen und bei
ölhaltigen Medien zwischen oleophoben (ölabstoßenden) und oleophilen (ölanziehenden) Systemen bei
ölhaltigen Medien. Durch eine Beeinflussung der Oberflächenenergie lassen sich gezielt Oberflächen verändern.
Typische Beispiele sind leicht zu reinigende, transparente und dauerhafte Oberflächen („Easy2Clean®“), die z.
B. verstärkt bei industriellen Maschinen und Anlagen genutzt werden oder sich beispielsweise in
Badanwendungen (wie Sanitärkeramik und bei Glasduschkabinen) etabliert haben. Hierbei ist sowohl der
erhöhte Komfort (Convenience) für den Endverbraucher als auch Effizienzsteigerungen (Produktivitätsgewinne)
bei Industrieprozessen von Interesse. Bereits heute und mit zukünftig zunehmender Bedeutung lassen sich
variable Oberflächenenergiesysteme mit weiteren Eigenschaften kombinieren (multifunktionale Systeme).
Nanotribologie
Tribologisch wirksame Beschichtungen auf Basis der Nanotechnologie stehen hinter dem Begriff der
Nanotribologie, die beispielsweise im Rahmen des EU-geförderten Forschungsclusters Nanotrib seit 2002
untersucht wird. Ziel ist es, grundlegende Wirkungsweisen der Tribologie zu verstehen, um eine systematische
Entwicklung von tribologisch wirksamen Oberflächen- und Grenzflächensystemen zu erlauben und solche
Systeme gezielt zu beeinflussen. Die Modifizierung von Oberflächen bzw. Grenzflächen durch die
Nanotechnologie und die Tatsache, dass tribologische Effekte sich an genau solchen dünnen Grenzflächen und
Oberflächen abspielen, begründete die Zusammenführung in der Nanotribologie.
Nasschemische Prozesse
Hierbei werden flüssige, organische und/oder anorganische Schichten, die entweder lösemittelhaltig und/oder
wasserbasiert sind, auf eine Oberfläche aufgetragen und anschließend ausgehärtet. Typische Verfahren, die
hierbei zum Einsatz kommen, sind Sprühen, Tauchen, Fluten, Rakeln, Walzauftrag oder das so genannte „SpinCoating“. Die Aushärtung erfolgt in einem Temperaturbereich von 20°C-300°C, in Einzelfällen auch deutlich
darüber. Nanogate hat in diesem Zusammenhang für seine Anwendungen auch eigenständige Verfahren
entwickelt bzw. konventionelle Verfahren optimiert.
oleophil
ölanziehend
oleophob
ölabstoßend
Optische Systeme
Wir befassen uns mit der Herstellung von neuartigen, stark vereinfachten und dabei gleichzeitig hocheffizienten
Lichtlenksystemen. Von besonderer Bedeutung sind hierbei so genannte Hintergrundbeleuchtungssysteme
(Backlights) für Flüssigkristallanzeigen (LCD-Anzeigen). Unser Ziel ist es, Beleuchtungseinrichtungen zu
schaffen, die eine optimale Funktionssicherheit, verbunden mit höchster Effizienz durch ein völlig neues nanooptisches System ermöglichen. Für unsere Kunden können solche Systeme vielfältige neue Anwendungen bei
gleichzeitig deutlich geringeren Kosten durch eine reduzierte Komponentenanzahl bieten (z. B. durch
Weglassen von heute gebräuchlichen Lichtlenkfolien). Eckpfeiler unserer Technologie beruhen auf der
Entwicklung von nanotechnologisch verbesserten Materialien mit besonderen optischen Kennwerten und der
Erzeugung neuartiger, hocheffizienter, nanostrukturierter optischer Systeme, welche unmittelbar in Lichtleiter
integriert werden können.
Permeation
Unter Permeation versteht man den Vorgang, bei dem ein Stoff (Permeat) einen Festkörper durchdringt oder
durchwandert.
Polymer
Chemische Verbindung, die aus Kettenmolekülen oder verzweigten Molekülen besteht, die aus gleichen oder
gleichartigen Einheiten gebildet werden. Das Adjektiv polymer bedeutet entsprechend aus vielen gleichen
Teilen ausgebaut. Die meisten Kunststoffe sind Polymere, bei denen der Kohlenstoff für die molekulare
Kettenbildung sorgt.
Precursoren
Chemische Ausgangsstoffe die mittels Verfahren und Prozesse der chemischen Nanotechnologie auf die
gewünschte Funktion modifiziert werden.
Querschnittstechnologie
Eine Technologie, die produktunabhängig und branchen- bzw. anwendungsübergreifend einsetzbar ist.
Sicherheitstechnische
Anwendungen
Wir befassen uns mit der Herstellung von hochspezialisierten Materialsystemen auf Basis der chemischen
Nanotechnologie, welche sich für sicherheitstechnische Anwendungen eignen. Hierbei handelt es sich um
Lösungen für die Bereiche Produkt- und Markenschutz sowie für die Kennzeichnung von
Hochsicherheitsprodukten.
Sol-Gel-Chemie
Bei Sol-Gel-Prozessen werden nanostrukturierte Materialien durch kontrollierte Reaktionen von verschiedensten
Ausangsstoffen (Precursoren) systematisch hergestellt bzw. aufgebaut. Typische Ausgangsmaterialien in SolGel-Prozessen sind Metallalkoholate, Silane oder Salze, die in Lösungen zu so genannten Keimen gezielt
reagieren können. Dies kann zum Beispiel durch Variation des pH-Wertes oder durch Zugabe weiterer
Lösungsmittel geschehen. Bei den Keimen handelt es sich um Partikel, die aus nur wenigen Molekülen
bestehen. Durch gezielte Veränderung der Prozessparameter können sich die Keime zu unterschiedlich
funktionalisierten Partikeln oder Strukturen weiterentwickeln. So ist es möglich, aus identischen
Ausgangsmaterialien (Precursoren) verschiedene funktionelle Strukturen herzustellen, die sich in ihren
physikalischen Eigenschaften unterscheiden. Durch Einbringung von Molekülstrukturen zum Beispiel mit speziell
angepasster Ladungsträgertopologie (elektronische Stabilisierung) beziehungsweise geeigneter chemischer
Funktionalisierung (chemische Stabilisierung) oder von sterischen molekularen Abstandshaltern (mechanische
Stabilisierung) lassen sich die entstandenen Teilchen im Lösungsmittel stabilisieren und das weitere Wachstum
gezielt steuern. Darüber hinaus können in weiteren Prozessschritten ergänzende Stoffe (u. a. auch modifizierte
Nanopartikel) ebenfalls in das bereits nanostrukturierte Material (Sol) integriert werden, um später weitere
Funktionen und ergänzende Anwendungen zu ermöglichen.
Tribologie
Befasst sich mit der Beschreibung von Reibung, Verschleiß und Schmierung. Tribologie ist die Wissenschaft und
Technik von aufeinander einwirkenden Oberflächen in Relativbewegung. Sie umfasst das Gesamtgebiet von
Reibung und Verschleiß, einschließlich Schmierung, und schließt entsprechende Grenzflächenwechselwirkungen,
sowohl zwischen Festkörpern als auch zwischen Festkörpern und Flüssigkeiten oder Gasen, ein.
Zwischenprodukte
Quelle: www.nanogate.de
Die Entwicklung und Herstellung von Nano-Additiven.