Nanoporen sichtbar machen durch Plasmaätzen

Ziel Deiner Arbeit wird es sein, Nanoporen in transparenten Beschichtungen durch Plasmaätzen sichtbar zu machen und mikroskopisch auszuwerten.

Sauerstoffätz-Verfahren (links) und Poren in einer Barriereschicht (rechts) | Bild: IKV

Zur Ausrüstung von Kunststoffen mit einer Gas- und Aromastoffbarriere für den Einsatz bei sensiblen Lebensmitteln konnten sich plasmapolymere Beschichtungen industriell bereits verbreitet durchsetzen. Die Barrierefunktion wird dabei von einer hauchdünnen transparenten SiOx-Schicht (Siliziumoxid) übernommen, welche nur einige zehn Nanometer dick ist. Die glasartige Schicht ist gasundurchlässig, besitzt jedoch aufgrund ihres Aufwachsverhaltens Poren mit Durchmessern bis in den einstelligen Mikrometerbereich, durch welche weiterhin Gastransport stattfindet. Zum besseren Verständnis der Gastransportvorgänge ist die Porenverteilung und die Porengrößenverteilung in den Schichten besonders interessant. Um die Poren in einer transparenten Schicht sichtbar zu machen, werden sie in einem Sauerstoffplasma geätzt und untergraben. Die so entstehende Kraterstruktur kann mit einem Rasterelektronenmikroskop sichtbar gemacht und vermessen werden (siehe Bild).

Ziel Deiner Arbeit wird es sein, das Sauerstoffätzverfahren für PET und PP zu kalibrieren. In Versuchsreihen wirst Du auf den vorhandenen Plasmareaktoren Barriereschichten auf Kunststofffolien herzustellen und deren Sperrwirkung gegen Sauerstoff sowie Wasserdampf zu bestimmen. Anschließend werden die Proben von Dir in einem Sauerstoffplasma geätzt und die Porengrößen sowie Porenverteilungen mikroskopisch bestimmt. Nach diesen Versuchen wird die Anzahl und Verteilung der Poren mit den gemessenen Transmissionsraten korreliert.

Die Arbeit kann sofort gestartet werden. Wenn Du Interesse hast, dann melde Dich einfach bei mir. Deine Aufgaben und den zeitlichen Rahmen legen wir gemeinsam fest.

Ansprechpartner
Stefan Wilski, M.Sc.
Telefon: +49 241 80-28361
E-Mail: stefan.wilski@ikv.rwth-aachen.de