Wirtschaftsnews vom 14. Oktober 2022

Thema heute:   


KIT: Hochreflektierende Spiegel aus dem
Tintenstrahldrucker


 


Dielektrische Spiegel, auch Bragg-Spiegel genannt, können
Licht fast vollständig reflektieren. Damit eignen sie sich für
zahllose Anwendungen, etwa in Kamerasystemen, in der Mikroskopie,
in der Medizintechnik oder in Sensorsystemen. Bisher mussten
diese Spiegel aufwendig in teuren Vakuumapparaturen hergestellt
werden.


Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben
nun erstmalig Bragg-Spiegel in hoher Qualität mit
Tintenstrahldruckern gedruckt. Das Verfahren könnte den Weg zu
einer digitalen Fertigung von maßgeschneiderten Spiegeln
eröffnen.


Für Bragg-Spiegel werden mehrere Materialschichten dünn auf einen
Träger aufgebracht. Diese Spiegel, die aus einer Vielzahl von
dünnen Schichten bestehen, bilden einen optischen Spiegel, der
dafür sorgt, dass Licht bestimmter Wellenlänge gezielt
reflektiert wird. Wie stark Bragg-Spiegel reflektieren, hängt von
den Materialien ab, aber auch davon, wie viele Schichten man
aufbringt und wie dick diese sind. Bisher mussten Bragg-Spiegel
mit kostspieligen Vakuum-Produktionsanlagen hergestellt werden.
Dem Karlsruher Team ist es erstmals gelungen, sie auf
verschiedene Träger zu drucken. Damit lässt sich die Produktion
erheblich vereinfachen.


Tinten aus Nanopartikeln


„Es war eine große Herausforderung, geeignete Tinten zu
entwickeln und ein zuverlässiges Verfahren zur Herstellung
mehrerer Schichten zu etablieren“, so Professor Uli Lemmer vom
Lichttechnischen Institut (LTI) des KIT, der das Projekt im
Rahmen des Exzellenzclusters „3D Matter Made to Order“ leitet.
Die Bestandteile der Tinten müssen passende optische
Eigenschaften haben und außerdem löslich sein.


Darüber hinaus sollte jede Schicht so gleichmäßig wie möglich
sein, um einen einheitlichen Stapel an Schichten zu
gewährleisten. Außerdem muss sich der Druck genau steuern lassen
und die Ergebnisse müssen reproduzierbar sein, um verlässlich
hervorragende optische Eigenschaften, das heißt ein hohes
Reflektionsvermögen der Bragg-Spiegel, zu garantieren. Das
Forschungsteam setzte dabei auf Nanopartikel: „Aufgrund der
rasanten Entwicklung in der Nanochemie werden Nanopartikel immer
preiswerter und vielfältiger“, so Lemmer. Sein Team verwendete
als optisch wirksame Bestandteile der Tinten einen Mix zweier
unterschiedlicher Materialien. Mit diesen Tinten gelang es ihnen,
die optischen Eigenschaften und die Dicke einer einzelnen Schicht
mit extremer Präzision im Tintenstrahldruck zu erzeugen. „Wir
haben einen ultrahohen Reflektionsgrad von 99 Prozent mit nur
zehn Doppelschichten erreicht“, sagt Lemmer.


 


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