Funktionalisierung von Parylenoberflächen mit UV

Ob wasserdichte Outdoor-Jacke oder schmutzabweisende Keramik, beschichtete Oberflächen sind allgegenwärtig. Nahezu jedes Substrat, wie etwa Metall, Glas, Papier, Lack, Kunststoff, Keramik oder Silikon, ist beschichtbar.

Stand der Technik

Ein etabliertes und vielseitiges Verfahren zur Oberflächenmodifizierung durch Polymerschichten ist die chemische Gasphasenabscheidung (CVD). Dabei werden Objekte unter reduziertem Druck gasförmigen reaktiven Vorläufermolekülen ausgesetzt, die nach thermischer Aktivierung an der Oberfläche polymerisieren. So entstehen hauchdünne Beschichtungen, die einen außerordentlich hohen Schutz gegen chemische Angriffe, Umwelt- und Alterungseinflüsse bieten.

Technologie

Forschenden des Instituts für Funktionelle Grenzflächen (IFG) am KIT ist es nun gelungen, die industriell bereits weitverbreiteten Parylene-C-Beschichtungen (basierend auf Paracyclophan) mithilfe eines photochemischen Mechanismus mit völlig neuen funktionellen Gruppen auszustatten. Die chemische, lösungsmittelfreie Transformation erfolgt dabei katalysiert durch UV-Licht, wobei keine zusätzlichen Katalysatoren, Basen oder andere Redoxsysteme und keine hohen Temperaturen nötig sind. Die so erstmals erzeugten phosphonathaltigen Parylene ermöglichen einfache Beschichtungen bis hin zu gezielt mikrofeinen Netzwerk- oder Faserstrukturen. Alle aufgebauten Strukturen zeichnen sich durch hohe thermische und oxidative Stabilität aus.

Anwendungsspektrum

Die Bandbreite potenzieller Anwendungen ist enorm. Zwei sind jedoch besonders vielversprechend: Zum einen sind mit dem neuen Verfahren besondere biomedizinische Beschichtungen realisierbar. Beispielsweise können Implantate so umhüllt werden, dass sie nicht nur antibakteriell sind, sondern zudem eine für den Knochen wachstumsanregende Wirkung entfalten. Zum anderen bietet es großes Potenzial für die Optoelektronik: Mit der Fotolithografie lassen sich extrem selektive, abgegrenzte topographische Effekte erzielen. Mit einer Fotomaske läuft die Reaktion ortsgenau und präzise nur in den belichteten Bereichen ab. Die UV-Behandlung verändert nicht nur Funktion und optische Eigenschaften des Polymerfilms, sondern erhöht auch dessen Schichtdicke. So lassen sich feinste Strukturen gezielt erzeugen – bei Bedarf sogar fluoreszierend.

Optionen für Unternehmen

Wunschpartner für künftige Kooperationen sind Herstellfirmen von Medizintechnik und optoelektronischen Produkten, um gemeinsam die biomimetischen und strukturaufbauenden Potenziale des neuen, hochtemperaturstabilen Verfahrens zu optimieren und in die industrielle Anwendung zu bringen.