26. Oktober 2021

Wood: Funktionalisierung von Holz mit elektrisch leitenden Dünnschichten

Die Ausrüstung von Holz und holzbasierten Substraten mit smarten bzw. intelligenten Oberflächen ist Voraussetzung, um in Zukunft Holzwerkstoffe auch im Smart Home-Bereich einzusetzen. Dies bedingt die Integration elektrisch leitender Schichten, Strukturen und Sensoren auf der Oberfläche. Ziel des Projektes ConWood ist es daher, unterschiedlichste Metalle, Metalllegierungen und Metalloxide auf Holz und holzbasierten Werkstoffen mittels Magnetronsputterverfahren abzuscheiden, um die für die entsprechende Anwendung erforderliche dauerhafte, elektrische Leitfähigkeit der Substrate zu erzielen.

Im Projekt ConWood wird das Magnetronsputterverfahren zur Abscheidung metallischer Dünnschichten mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (Physical Vapour Deposition, PVD) untersucht. Damit können unterschiedlichste Metalle, Metalllegierungen, aber auch transparente, leitfähige Oxide ohne Einschränkung der Substratdicke, Größe, Geometrie und Oberflächenbeschaffenheit direkt auf Holz und holzbasierte Substrate abgeschieden werden. Die wesentlichsten Vorteile des Magnetronsputterns sind die Erzeugung von Dünnschichten mit hervorragender Homogenität (Dicke, Verteilung), die geringe thermische Belastung unter 50°C bei adäquater ionen- und plasmaunterstützter Prozessführung sowie die Vermeidung von Quelleffekten der Holz-, Holzwerkstoff- und Papiersubstrate.

Im Fokus der Projekttätigkeiten von ConWood stehen die Entwicklung und Optimierung des PVD-Prozesses für die Abscheidung elektrisch leitender Dünnschichten insbesondere auf Holz, Holzwerkstoffe und Papieroberflächen. In der ersten Projektphase konnten erfolgreich unterschiedlicher Holz- und holzbasierter Substrate mit metallischer Oberflächenbeschichtung die eine entsprechend der Anwendung erforderliche dauerhafte, elektrische Leitfähigkeit besitzen hergestellt werden.

Ausblick: Die große Auswahl unterschiedlicher Beschichtungsmaterialien (Metalle, Legierungen und Metalloxide) und die Erzeugung multifunktionaler Schichten eröffnet darüber hinaus das Potential für neue, innovative Anwendungen für Holz und holzbasierte Werkstoffe, wie beispielsweise die thermoelektrische Funktionalisierung von Holzoberflächen. Dies soll in der nächsten Projektphase erforscht und untersucht werden. Das zukünftige Verwertungspotential wird in elektronischen Bauelementen und Sensoren gesehen, die in Möbel- und Fassadenelementen integriert werden können und je nach finaler Anwendung elektrisch leitende, thermoelektrische oder kapazitive Eigenschaften aufweisen.

Video

(c) Kompetenzzentrum Holz - Wood K plus