Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte – FZKA 7184

Polymerbasierte Mikro- und Nanokomposite für Anwendungen in der Mikrosystemtechnik

Thomas Hanemann

Zusammenfassung
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der grundlegenden Untersuchung von polymerbasierten Kompositmaterialien für neuartige Anwendungen in der Mikrosystemtechnik. Zu Beginn der hier vorgestellten Arbeiten im Jahr 1996 spielten Komposite in der Mikrosystemtechnik von wenigen Ausnahmen abgesehen eine untergeordnete Rolle. Allerdings hat diese Materialklasse aufgrund ihrer Möglichkeiten der gezielten Eigenschaftseinstellung ein hohes Potenzial für Anwendungen. Daher waren grundlegende Experimente zur Ermittlung der physikalischen Eigenschaften von niedrig und hoch gefüllten Polymeren sowie Neuentwicklungen auf dem Gebiet der Mikrostrukturierungsverfahren notwendig. In diesem Zusammenhang spielte der Einfluss der Partikelgröße der verwendeten Füllstoffe auf die Kompositeigenschaften eine wesentliche Rolle. Des Weiteren war von besonderem Interesse, ob etablierte Mikrostrukturierungsverfahren, wie z.B. die Röntgentiefenlithographie, zur Herstellung von keramischen Bauteilen unter Verwendung von polymerbasierten Kompositen verwendet werden können.

In Abbildung 0-1 sind die wichtigsten Themenbereiche rund um die Entwicklung von polymerbasierten Kompositen, beginnend beim notwendigen Materialscreening bis hin zu möglichen Anwendungsfeldern, dargestellt.

Die wichtigsten Resultate dieser Arbeit sind:

• Erstellung eines empirischen Modells zur Abschätzung des maximal erreichbaren
Pulverfüllgrades in Polymeren als Funktion der spezifischen Partikeloberfläche von mikro-
und nanoskaligen Keramikpulvern

• Entwicklung eines Rapid-Prototyping-Verfahrens zur Herstellung von mikrostrukturierten
Prototypen aus Polymeren, polymerbasierten Kompositen und aus Keramik

• Neuentwicklung einer Prozesstechnik zur Modifikation des Brechungsindexes von
Polymeren durch nanoskalige Keramikpulver und organische Chromophore

• Erstmalige Herstellung von mikrostrukturierten keramischen Bauteilen durch
Röntgentiefenlithographie an kompositbasierten Negativresisten.

Polymerbased micro- and nanocomposites for applications in microsystem

technologies

Abstract
The present work describes fundamental investigations on polymer based composites forpotential applications in microsystem technologies. The main results are:

• Development of a new empirical model estimating the maximum powder load in polymer based composites

• Realization of a new rapid prototyping technology for the fabrication of
microstructuredcomponents made of polymers, polymer based composites and ceramics

• Refractive index modification of polymers using nano sized ceramics or organic chromophors

• First time realization of microstructured ceramic parts via deep x-ray lithography using

polymer-based ceramic filled composites.

VOLLTEXT

BIBLIOTHEK