28 Feb Beschichtung gegen Beschlagen und unerwünschte Reflexionen
Eine neuartige optische Beschichtung entwickelten Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF. Diese soll verhindern, dass Optiken beschlagen und zudem kaum reflektieren. Wichtig ist das beispielsweise bei Sensoren wie Lidar in autonom fahrenden Autos, damit die Oberflächen auch bei Beschlag hochtransparent bleiben.
Die Forscher kombinierten eine Polymerbeschichtung mit porösen Siliziumdioxid-Nanostrukturen. Die Polymerbeschichtung soll dabei das Beschlagen verhindern, während die Nanostrukturen gleichzeitig Reflexionen verringern. Obwohl die in der Arbeit beschriebenen Beschichtungen speziell für Lidar-Systeme entwickelt wurden, kann die Technologie für viele verschiedene Anwendungen maßgeschneidert werden.
Mehrere Nanostrukturen übereinander
Mit der eingesetzten Technologie lassen sich mehrere Nanostrukturen übereinander erzeugen. Dabei wird eine Nanostruktur in die Antibeschlagschicht geätzt und anschließend eine zweite Nanostruktur darüber hergestellt. Die Brechungsindizes der Nanostrukturen lassen sich anpassen und das Design der doppelten Nanostruktur so gestalten, dass eine sehr geringe Reflexion über einen breiten Spektralbereich erreicht wird.
Schema des Herstellungsprozesses der doppelten Nanostruktur: Im ersten Schritt wurde eine Nanostruktur in die Antibeschlagbeschichtung geätzt und anschließend eine zweite Nanostruktur darüber gestellt. Bild: Fraunhofer IOF
Die Beschichtung kann laut den Forschern auf fast allen Arten von Materialien angewendet werden: auf Polymere, aber auch auf Glas oder Fluoridkristalle. Sie ist daher breit einsetzbar, etwa für Optiken in der Beleuchtung, im Automobil- und Konsumgüterbereich, aber auch für Zukunftstechnologien wie dem Quantencomputer. Hier entwickeln die Forschenden am Fraunhofer IOF im Rahmen des Projektes Qzell bereits Systeme aus optischen Schichten und Nanostrukturen für Experimente zur Entwicklung eines Quantencomputers.
Das Schichtsystem wurde beispielsweise zusammen mit Leica Geosystems gemäß Anforderungen für luftgestützte Lidar-Messsysteme angepasst. Bei extremen Temperaturunterschieden zwischen der Umgebung und dem Messsystem können die optischen Oberflächen beschlagen, was zu einer Beeinträchtigung der Funktionalität führen würde.
Originalpublikation:
[A Gärtner, A. Sabbagh, U Schulz, F. Rickelt, A. Bingel, S. Wolleb, S. Schröder, A. Tünnermann: Combined antifogging and antireflective double nanostructured coatings for lidar applications, Applied Optics, 62, 7, pp. 112-116 (2023), https://doi.org/10.1364/AO.476974]
Quelle: www.iof.fraunhofer.de
Bild: Anne Gärtner / Fraunhofer IOF
