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Dokumentenidentifikation DE102005035673A1 01.02.2007
Titel Photokatalytisches Schichtsystem mit hohem Schalthub
Anmelder Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 80686 München, DE
Erfinder Vergöhl, Michael, Dr., 38162 Cremlingen, DE;
Neumann, Frank, 38100 Braunschweig, DE;
Bialuch, Ingmar, 38122 Braunschweig, DE
Vertreter PFENNING MEINIG & PARTNER GbR, 80339 München
DE-Anmeldedatum 29.07.2005
DE-Aktenzeichen 102005035673
Offenlegungstag 01.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.02.2007
IPC-Hauptklasse C03C 17/34(2006.01)A, F, I, 20060811, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C03C 17/245(2006.01)A, L, I, 20060811, B, H, DE   C03C 17/00(2006.01)A, L, I, 20060811, B, H, DE   B32B 9/00(2006.01)A, L, I, 20060811, B, H, DE   C23C 16/40(2006.01)A, L, I, 20060811, B, H, DE   C09D 5/00(2006.01)A, L, I, 20060811, B, H, DE   B32B 27/06(2006.01)A, L, I, 20060811, B, H, DE   B32B 17/06(2006.01)A, L, I, 20060811, B, H, DE   B32B 18/00(2006.01)A, L, I, 20060811, B, H, DE   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft ein photokatalytisches Schichtsystem mit hohem Schalthub, welches im unbeleuchteten Zustand hydrophob ist. Derartige photokatalytische Schichtsysteme werden insbesondere zur Beschichtung von Gläsern und Kunststoffen für Brillengläser, für Automobilscheiben oder -leuchten oder Fensterscheiben benötigt; wobei das photokatalytische Schichtsystem mit einem Substrat und einer auf dem Substrat angeordneten ersten Schicht, die ein photokatalytisches Material mit photoinduzierbarer hoher Oberflächenenergie, guter Benetzbarkeit bzw. Hydrophilie enthält oder daraus besteht, wobei auf der ersten Schicht eine zweite Schicht mit einer der ersten Schicht abgewandten, schlecht benetzbaren bzw. hydrophoben Oberfläche angeordnet ist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein photokatalytisches Schichtsystem mit hohem Schalthub, welches im unbeleuchteten Zustand hydrophob ist. Derartige photokatalytische Schichtsysteme werden insbesondere zur Beschichtung von Gläsern und Kunststoffen für Brillengläser, für Automobilscheiben oder -leuchten oder Fensterscheiben benötigt. Aber auch für Keramiken, beispielsweise Fliesen oder Sanitärartikel, für Dachziegel oder für Abdeckungen von Sensoren kann das erfindungsgemäße photokatalytische Schichtsystem verwendet werden. Weitere Anwendungsbereiche liegen im Bereich der Druckindustrie und der Analytik, insbesondere bei Biochipreadern, wo unter Einsatz des erfindungsgemäßen photokatalytischen Schichtsystems die Hydrophobie bzw. Hydrophobie von Oberflächen individuell verändert werden kann.

Als photokatalytische Materialien werden im folgenden Materialien bezeichnet, die geeignet sind, unter oder nach Belichtung organische Substanzen zu verändern, abzubauen oder zu zerstören. Photokatalytische Materialien besitzen daher häufig einen antimikrobiellen Effekt, da sie das Wachstum von Mikroben hemmen oder verhindern.

Aus dem Stand der Technik sind photokatalytische Schichtsysteme bekannt, die im unbeleuchteten Zustand eine geringe Oberflächenenergie aufweisen. Sie sind daher dann schwer benetzbar, jedoch nicht hydrophob. Durch Beleuchtung mit Licht mit Wellenlängen kürzer als die Bandkante des als photokatalytisches Material verwendeten Halbleitermaterials kann in diesem Schichtsystem eine hohe Oberflächenenergie, d.h. gute Benetzbarkeit, mit Bezug auf polare Flüssigkeiten wie Wasser also eine Superhydrophilie mit Kontaktwinkeln < 10° erreicht werden. Die Überführung vom niederenergetischen Zustand (im folgenden im Bezug auf Wasser auch als hydrophober Zustand bezeichnet) in den höherenergetischen Zustand (im folgenden unter Bezug auf Wasser auch als hydrophiler oder benetzbarer Zustand bezeichnet) erfolgt also durch die Beleuchtung mit Licht in geeigneten Wellenlängen.

Hier wie in der ganzen Anmeldung wird mit dem Begriff „Hydrophobie" grundsätzlich nicht nur die schlechte Benetzbarkeit mit polaren Flüssigkeiten wie Wasser, sondern generell auch ein Zustand geringer Oberflächenenergie bezeichnet. Hier wie in der ganzen Anmeldung wird mit dem Begriff „Hydrophobie" grundsätzlich nicht nur die gute Benetzbarkeit mit einem polaren Medium wie Wasser, sondern auch ein Zustand hoher Oberflächenenergie bezeichnet.

Von besonderem technischem und anwendungsbezogenem Interesse sind hierbei Anwendungen, die auf Basis einer im Normalzustand hydrophoben Oberfläche eine bessere Selbstreinigung ermöglichen. Technische Anwendungen liegen in den oben genannten Bereichen.

Nach dem Stand der Technik kann durch eine Strukturierung der Oberflächen in Kombination mit einer wasserabweisenden Schicht eine Erhöhung des Kontaktwinkels auf mehr als 150° erreicht werden. Dieser Effekt ist als Lotuseffekt bekannt. Allerdings haben Oberflächen mit Lotuseffekt den Nachteil einer geringen mechanischen Stabilität sowie auch mangelnder optischer Qualität. Die so strukturierten Oberflächen streuen das Licht sehr stark und sind daher im allgemeinen nicht klar transparent.

In anderen Anwendungen ist die Schaltbarkeit der photokatalytischen Schicht zwischen Superhydrophilie und Hydrophobie, allgemeiner: Eine Schaltbarkeit der Benetzbarkeit bzw. des energetischen Zustandes, von Bedeutung. Einsatzgebiete sind hierbei beispielsweise die Drucktechnik, Substrate für Proteomicanwendungen (Biochipreader), Beschichtungen von Kondensatoren in Klimaanlagen, Anwendungen im Display- oder Automobilbereich oder auch Beschichtungen von Brillengläsern.

Die WO 2005/031030 A2 beschreibt ein Verfahren, bei dem eine Schicht eines photokatalytischen Halbleiters, wie beispielsweise TiO2, vom benetzbaren in einen nicht-benetzbaren Zustand mittels eines Atmosphärenplasmas überführt wird.

Die Überführung aus dem Zustand geringer Oberflächenenergie (schwer benetzbar) in den Zustand hoher Oberflächenenergie (gut benetzbar) erfolgt bei derartigen Halbleitermaterialien mit photoinduzierter Hydrophilie durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, welche eine Energie besitzt, die mindestens der der optischen Bandlücke des Materials entspricht.

Dies führt zu einer starken Erhöhung der Oberflächenenergie. Über eine derartige Photoaktivierung wird die Abnahme des Kontaktwinkels &thgr; polarer Flüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser, auf der Halbleiteroberfläche in den Zustand der Superhydrophilie auf bis zu &thgr; = 0° bewirkt, Nicht benetzende Ausgangswerte liegen typischerweise im Stand der Technik im Bereich von 30° < &thgr; < 60° für den Kontaktwinkel von Wasser.

Als schaltbare Halbleitermaterialien sind insbesondere binäre, ternäre oder quarternäre Oxide, insbesondere TiO2, ZrO2, SrTiO, Fe2O3, ZnO, SnO2 oder CeO2 bereits bekannt. Diese Stoffe können auch dotiert sein, um die Absorptionseigenschaften des photoinduziert schaltbaren Halbleitermaterials zu beeinflussen. Insbesondere können hierfür die Elemente Mo, Ca, B, N, S, C, F, Wo, Y, Nb, Si, Al, V, Cr, Sn, Ag, Ta, Os und weitere eingesetzt werden. Eine derartige Dotierung dient der Anpassung der Bandkanten des Halbleitermaterials und kann auch für zusätzliche Absorptionsniveaus innerhalb der Bandlücke führen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, verglichen mit den Schichtsystemen aus dem Stand der Technik ein photokatalytisches Schichtsystem mit photoinduzierter Hydrophilie zur Verfügung zu stellen, was einen wesentlich verbesserten Schalthub (Differenz der Kontaktwinkel vor und nach Beleuchtung) aufweist.

Diese Aufgabe wird durch das Schichtsystem nach Anspruch 1, das Verfahren nach Anspruch 24 sowie die Verwendungen gemäß Ansprüchen 33 und 34 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Schichtsystems und des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gegeben.

Die vorliegende Erfindung zielt auf die Erhöhung des Kontaktwinkels des Ausgangszustandes, d.h. im nichtaktivierten Dunkelzustand, ab, wobei aber trotzdem eine Superhydrophilie nach Beleuchtung erreicht werden soll. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erzielt, dass auf die bereits bekannten photokatalytischen Schichten eine dünne, niederenergetische (bzw. schwer benetzbare oder hydrophobe/wasserabweisende) Schicht aufgebracht wird. Als solche Schichten können sämtliche diamantartigen Kohlenstoffschichten verwendet werden, die auch als DLC-Schichten, a-C:H-Schichten bzw. amorphe Kohlenstoffschichten bezeichnet werden. Derartige DLC-Schichten können durch Dotierung hydrophob ausgestattet werden. Mögliche Dotierstoffe sind hierbei Silizium oder Fluor. Eine derartige siliziumdotierte DLC-Schicht ist als SICON-Schicht bekannt. Diese wird auch als a-C:H:Si:O-Schicht bezeichnet. Es ist jedoch auch Polytetrafluorethylen (PTFE) als Schichtmaterial geeignet.

Die Dicke der photokatalytischen Schicht beträgt vorteilhafterweise zwischen 1 nm und 5 mm. Die Dicke der photokatalytischen beträgt vorteilhafterweise < 500 nm, wobei eine Dicke im Bereich um 40 nm besonders vorteilhaft ist. Durch Einstellung der Dicke der DLC-Schicht kann ein Optimum zwischen der Superhydrophilie im aktivierten sowie der Hydrophobie im nichtaktivierten Zustand erreicht werden.

Überraschenderweise hat sich nun herausgestellt, dass durch eine derartige DLC-Schicht die Nicht-Benetzbarkeit bzw. Hydrophobie des Schichtsystems erheblich verbessert wird, insoweit nunmehr Kontaktwinkel > 90° (also Hydrophobie im eigentlichen Sinne), vorteilhafterweise > 120°, vorteilhafterweise > 150° im nicht-aktivierten Zustand erreicht werden können. Erstaunlicherweise hat sich jedoch herausgestellt, dass durch die hydrophobe DLC-Schicht nicht verhindert wird, dass die Oberfläche des gesamten Schichtsystems durch Belichtung in einen superhydrophilen Zustand gebracht werden kann. Offensichtlich bewirkt die veränderte Hydropholie der photokatalytischen Schicht, dass auch die nach außen wirkende Oberfläche der zweiten Schicht benetzbar bzw. hydrophil wird.

Weiterhin verhindert die zweite Schicht erstaunlicherweise nicht, dass das gesamte Schichtsystem an seiner Oberfläche unter Beleuchtung photokatalytisch wirkt.

Das erfindungsgemäße Schichtsystem ist insbesondere reflexmindernd bzw. reflexarm, so dass es sich beispielsweise auch zur Beschichtung von Brillengläsern oder Sensorabdeckungen eignet.

Durch die hohe Härte von DLC bzw. SICON wird zudem eine Verbesserung der Kratzbeständigkeit erreicht, welche bei anderen Ansätzen, wie z.B. bei einem Polysiloxan-Lack wie beim hydrophoben Produkt „LOTUTEC" von Zeiss nicht möglich ist. Durch den geringeren Brechungsindex von DLC bzw. SICON wird zudem eine Reduzierung der Reflexion gegenüber hydrophilen, meist hochbrechenden Oberflächen (z.B. TiO2) erreicht, so dass z.B. auch eine reflexmindernde Beschichtung möglich ist.

Das hydrophilierbare Material kann vorzugsweise in Form eines dünnen Films mit einer Dicke von nur wenigen Nanometern bis hin zu Dickfilmen im Dickenbereich von mehreren Millimetern auf alle Arten von Bauteilen aufgebracht sein. Der bevorzugte Dickenbereich liegt unter 1000 nm, der besonders bevorzugte Dickenbereich liegt zwischen 10 und 500 nm, Als Beschichtungstechniken können neben nasschemischen (Sol-Gel-Verfahren oder Lackierverfahren), und CVD- („Chemical Vapor Deposition") Verfahren insbesondere auch PVD- („Physical Vapor Deposition") Verfahren eingesetzt werden. Die CVD- und PVD-Verfahren können auch unterstützt sein durch ein zusätzliches Plasma (PECVD, plasma enhanced CVD). Bei den PVD-Verfahren können Magnetronsputterverfahren, Ionenstrahlsputterverfahren oder ionen- oder plasmaunterstützte Aufdampfverfahren eingesetzt werden.

Das hydrophobe Material kann ebenfalls vorzugsweise in Form eines dünnen Films mit einer Dicke von ca. 1 nm bis hin zu etwa 200 nm auf die hydrophilierbare Schicht aufgebracht sein. Der bevorzugte Dickenbereich liegt zwischen 3 und 40 nm, der besonders bevorzugte Dickenbereich liegt zwischen 3 und 20 nm. Als Beschichtungstechniken können neben nasschemischen (Sol-Gel-Verfahren, Lackierverfahren) vor allem plasmaunterstützte CVD- („Chemical Vapor Deposition") Verfahren (PECVD) eingesetzt werden. Nicht ausgeschlossen ist aber auch ein PVD- („Physical Vapor Deposition") Verfahren. Bei den PVD-Verfahren können vorzugsweise Magnetronsputterverfahren oder Ionenstrahlsputtern oder ionen- oder plasmaunterstützte Aufdampfverfahren eingesetzt werden.

Wird zwischen das Substrat und die photokatalytische Schicht und/oder die photokatalytische und die zweite Schicht eine weitere Schicht, z.B. eine Haftvermittlungs- und/oder Barriereschicht eingezogen, so wird die Verwendung weiterer Materialien ermöglicht oder verbessert. Mit einer Barriereschicht zwischen Substrat und photokatalytischer Schicht kann bei einem Glassubstrat die Na-Diffusion in die photokatalytische Schicht oder bei einem Kunststoffsubstrat dessen Degradation durch Eindiffusion von Stoffen aus den darüberliegenden Schichten verhindert werden. Diese weiteren Schichten können ebenfalls mit den bereits für die Aufbringung der ersten oder zweiten Schicht genannten Verfahren aufgebracht werden.

Darüberhinaus können die mit einer der oben aufgeführten Beschichtungsmethoden hergestellten Dünnschichten in ihrer Photoaktivierbarkeit auch optimiert werden, wenn sie einem nachträglichen Temperschritt unterworfen werden, um Kristallisationsvorgänge im Filmvolumen hervorzurufen. Dieser Temperschritt kann in verschiedenen Atmosphären erfolgen (Luft, O2, N2, ...). Die Temperatur für den Temperschritt sollte im Bereich von 200 bis 1000°C liegen (je nach Aufweichpunkt des Substrats). Bevorzugt sollte sie im Bereich von 250 bis 800°C liegen. Besonders bevorzugt ist der Temperaturbereich von 300 bis 600°C. Die Dauer des Temperschrittes bei der Temperdauer sollte mindestens 1 min betragen. Bevorzugt ist eine Temperdauer von mindestens 1 h zu wählen, besonders bevorzugt wäre eine Temperdauer von mehr als 3 h.

Als Substrat sind alle Unterlagen denkbar, die eine gute Haftung des Dünnfilms gewährleisten, beispielsweise Glas, Metall, Keramik, Kunststoffe, Papier oder Leder. Gegebenenfalls muss die Haftung durch einen Haftvermittler zwischen Schicht und Substrat erhöht werden, welche auch eine den Effekt zerstörende Ionendiffusion in die Schicht verhindern kann. Alternativ kann zur Haftungsverbesserung auch eine Plasma-Vorbehandlung (Sputterätzen, Beglimmen, RF-Plasmabehandlung etc.) erfolgen, wobei allerdings kein Schutz gegen Na-Diffusion gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß erfolgt die Erhöhung der Oberflächenenergie der erfindungsgemäßen Schicht durch die Beleuchtung mit elektromagnetischer Strahlung. Die elektromagnetische Strahlung muss in ihrem Energiespektrum Anteile besitzen, die mindestens so groß sind wie die Bandlücke des aktivierbaren Halbleitermaterials. Als Lichtquellen können hierfür z.B. Fluoreszenzlampen eingesetzt werden. Bevorzugt können aber auch Laserquellen eingesetzt werden. Besonders bevorzugt können zur Beleuchtung Quecksilber- oder Xenon-Entladungslampen oder auch Eximerlampen eingesetzt werden. Gegebenenfalls können aber auch, je nach Bandlücke des verwendeten Materials, Lampen eingesetzt werden, die zu wesentlcihen Anteilen sichtbares Licht ohne oder mit nur geringen UV-Anteilen emittieren, wie beispielsweise Halogen- oder Glühlampen. Aber auch Sonnenlicht kann die Aktivierung hervorrufen. Für die Bestrahlungsstärke der Strahlung reichen wenige &mgr;W/cm2 aus. Zur Erzielung schnellerer Aktivierungszeiten kann bevorzugt aber auch eine höhere Bestrahlungsstärke verwendet werden (> 1 W/cm2). Die angegebenen Bestrahlungsstärken beziehen sich auf den Teil des Spektrums der verwendeten elektromagnetischen Strahlung, welcher mindestens die Energie hat, die der optischen Bandlücke des aktivierten Materials entspricht.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Schichtsysteme gegeben. Es zeigen

1 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Schichtsystems;

2 den Aufbau eines weiteren erfindungsgemäßen Schichtsystems;

3 bis 5 Ergebnisse mit erfindungsgemäßen Schichtsystemen.

Bei den folgenden Ausführungsbeispielen wird jeweils eine dünne transparente TiO2-Schicht durch reaktives Mittelfrequenzmagnetronsputtern auf einem Glassubstrat abgeschieden. Die Dicke der TiO2-Schicht betrug 400 nm. Darüber wurde eine dünne SICON-Schicht mit einer Dicke von 10 nm abgeschieden.

1 zeigt nun den Aufbau einer erfindungsgemäßen Schicht mit einem Glassubstrat 1, einer auf der Oberfläche des Glassubstrates angeordneten TiO2-Schicht 2 sowie einer darauf angeordneten SICON-Schicht 3. In 2 ist eine weitere Variante dargestellt, bei der zusätzlich zu den oben genannten Schichten 1 bis 3 zwischen dem Substrat 1 und der TiO2-Schicht 2 eine weitere SiO2-Schicht angeordnet ist. Diese Schicht 4 dient als Haftvermittlungsschicht sowie als Diffusionsbarriere. In der 2 wurde als Substrat 1 nicht wie in 1 Glas, sondern ein Kunststoffsubstrat 1 verwendet.

Bei den gemäß 1 hergestellten Schichten wurde im unaktivierten, d.h. im nicht beleuchteten Probenzustand, ein Randwinkel für deionisiertes Wasser von 113° bestimmt. Die Bestimmung des Kontaktwinkels zu Wasser wurde dabei mit einem Randwinkelmesser der Firma Data Physics im dynamischen Modus durchgeführt.

Die Aktivierung der Probe erfolgte durch Beleuchtung mit elektromagnetischer Strahlung, welche Spektralanteile besitzt, deren Energie größer als die Bandlücke des beleuchteten Titandioxids ist. Zur Beleuchtung wurde im vorliegenden Fall eine UV-Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 366 nm eingesetzt. Die mittlere spektrale Strahlungsflussdichte am Substrat betrug 1 W/m2. Die Dauer der Bestrahlung betrug 24 h, wobei zu bemerken ist, dass hierdurch eine deutliche Überladung erfolgte. Nach der 24h-Beleuchtung war die Probe superhydrophil, d.h. der Wasserkontaktwinkel lag unter 10°. Es ist zu bemerken, dass auch nach kürzerer Beleuchtung (1 h UV-Licht) der superhydrophile Zustand erreicht wurde.

In 3 sind die Werte des Kontaktwinkels vor der Beleuchtung, direkt nach der Beleuchtung sowie nach an die Beleuchtung anschließenden 24 h Dunkellagerung gezeigt. Hier wurden drei verschiedene Proben mit SICON-Schichten mit Dicken von 10 nm, 40 nm und 130 nm gemessen. Bei der 10 nm dicken SICON-Schicht blieb die Superhydrophilie auch nach 24 h Dunkellagerung erhalten, während vor der Beleuchtung die Probe hydrophob ist. Dieses Verhalten ist im Vergleich zu herkömmlichen, hydrophilen TiO2-Schichten ebenfalls ungewöhnlich; im allgemeinen lässt die Superhydrophilie bereits nach wenigen Stunden nach, so dass sich der Kontaktwinkel allmählich erhöht.

Der hydrophobe Zustand kann beispielsweise durch eine längere Dunkellagerung, besser jedoch über eine Wärmebehandlung, durch eine naßchemische Behandlung wie beispielsweise ein Kyrolinbad oder auch in einem atmosphärischen Plasma wiederhergestellt werden. Damit kann zwischen dem hydrophoben und dem hydrophilen Zustand hin und her geschaltet werden.

In 4 ist das Reflexionsspektrum einer 4-fach Multischicht (durchgezogene Linie) bestehend aus jeweils zwei TiO2- und zwei SICON-Schichten dargestellt. Die Schichtfolge ist: Glas – TiO2 (12 nm) – SICON (44 nm) – TiO2 (20 nm) – SICON (90 nm). Hiermit wird gegenüber dem Glassubstrat im Wellenlängenbereich 400 bis 680 nm eine deutliche Entspiegelung erreicht. Das Glassubstrat reflektiert selber das Licht zu etwa 4,5%. Ebenfalls dargestellt ist eine Schicht bestehend aus zwei Einzelschichten (gestrichelte Linie) mit der Abfolge Glas – 93 nm TiO2 – 72 nm SiCON.

In 5 sind verschiedene Reflexionsspektren dargestellt. Die verwendete Probe weist auf einem Glassubstrat eine 30 nm dicke TiO2-Schicht auf, auf der SICON-Schichten mit unterschiedlichen Dicken (0, 30, 40 oder 50 nm) aufgebaut sind. Die Reflexion wird offensichtlich mit zunehmender SICON-Dicke beginnend vom kurzwelligen Spektralbereich gegenüber der reinen TiO2-Schicht (SICON d = 0 nm) reduziert. Bereits bei einer Dicke der SICON-Schicht von etwa 30 nm ist dieser Effekt visuell sichtbar. Darüberhinaus bewirkt die SICON-Deckschicht eine deutliche Verbesserung der Farbneutralität auch bei sehr dünnen SICON-Schichten gegenüber der einfachen TiO2-Schicht.


Anspruch[de]
Photokatalytisches Schichtsystem mit einem Substrat und einer auf dem Substrat angeordneten ersten Schicht, die ein photokatalytisches Material mit photoinduzierbarer hoher Oberflächenenergie, guter Benetzbarkeit bzw. Hydrophilie enthält oder daraus besteht, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Schicht eine zweite Schicht mit einer der ersten Schicht abgewandten, schlecht benetzbaren bzw. hydrophoben Oberfläche angeordnet ist. Schichtsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Material mit photoinduzierbarer Hydrophilie ein Halbleitermaterial enthält oder daraus besteht. Schichtsystem nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material mit photoinduzierbarer Hydrophilie ein binäres, ternäres oder quaternäres Oxid enthält oder daraus besteht. Schichtsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Material mit photoinduzierbarer Hydrophilie TiOx, ZnOx, WOx, SrTiOx, ZrOx, FeOx, NbOx, HfOx, SnOx, CeOx, AlOx, SiOx, BiOx oder eine Mischung hiervon enthält oder daraus besteht. Schichtsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Material mit photoinduzierbarer Hydrophilie TiOz, SrTiO, ZrO2, Fe2O3, SnO2, ZnO oder eine Mischung hiervon enthält oder daraus besteht. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material mit photoinduzierbarer Hydrophilie mit anderen Materialien, insbesondere Übergangsmetallen und/oder Mo, Ca, S, C, F, Wo, B, N, Y, Nb, Si, Al, V, Cr, Sn, Ag, Ta, C, Pt, P, Cu und/oder Os dotiert ist. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht eine Dicke ≥ 1 nm, vorteilhafterweise ≥ 10 nm aufweist. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht eine Dicke ≤ 5 mm, vorteilhafterweise ≤ 1000 nm, vorteilhafterweise ≤ 500 nm aufweist. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht eine PTFE-Schicht ist. Schichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht eine aus diamantartigem Kohlenstoff (DLC) bestehende oder diese enthaltende Schicht ist. Schichtsystem nach den Ansprüchen 1 bis 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht eine a-C:H-Schicht ist. Schichtsystem nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite DLC-Schicht durch Dotierung mit einer hydrophoben Oberfläche versehen ist. Schichtsystem nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht mit Si, O und/oder F dotiert ist. Schichtsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht eine a-C:H:Si:O-Schicht, eine a-C:H:Si oder eine a-C:H:F-Schicht ist. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht eine Dicke ≥ 1 nm, vorteilhafterweise 3 nm aufweist. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht eine Dicke ≤ 200 nm, vorteilhafterweise ≤ 40 nm, vorteilhafterweise ≤ 20 nm aufweist. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im nichtaktivierten Zustand die Oberfläche des Schichtsystems einen Kontaktwinkel für polare Flüssigkeiten, insbesondere für Wasser, ≥ 90°, vorteilhafterweise ≥ 120°, vorteilhafterweise ≥ 150° aufweist. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im aktivierten Zustand die Oberfläche des Schichtsystems einen Kontaktwinkel für polare Flüssigkeiten, insbesondere für Wasser, ≤ 10° aufweist. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zwischen einem nicht-aktivierten Zustand und einem aktivierten Zustand umschaltbar ist, wobei im nicht-aktivierten Zustand die Oberfläche des Schichtsystems einen Kontaktwinkel ≥ 90° für polare Flüssigkeiten, insbesondere für Wasser, vorteilhafterweise ≥ 120°, vorteilhafterweise ≥ 150° aufweist und im aktivierten Zustand die Oberfläche des Schichtsystems einen Kontaktwinkel für polare Flüssigkeiten ≤ 10°, insbesondere für Wasser, aufweist. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat Glas, Metal, Keramik, Kunststoff, Papier und/oder Leder zumindest an seiner Oberfläche enthält oder daraus besteht. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Substrat und der ersten Schicht und/oder zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht mindestens eine weitere Schicht angeordnet ist. Schichtsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht eine Haftvermittlungsschicht und/oder eine Diffusionsbarriere ist. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zweiten Schicht mindestens eine weitere Schutzschicht gegen chemische und/oder mechanische Angriffe oder Beschädigungen angeordnet ist. Verfahren zur Herstellung eines Schichtsystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein Substrat eine erste Schicht, die ein photokatalytisches Material mit photoinduzierbarer Hydrophilie enthält oder daraus besteht, und auf die erste Schicht eine zweite, aus diamantartigem Kohlenstoff (DLC) bestehende oder diesen enthaltende Schicht mit einer der ersten Schicht abgewandten hydrophoben Oberfläche aufgebracht wird. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht mittels PVD, Ionenstrahlsputtern, Magnetronsputtern, CVD, PECVD, Bedampfen, Lackieren und/oder Sol-Gel-Verfahren aufgebracht wird. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht mittels PVD, Ionenstrahlsputtern, Magnetronsputtern, CVD, PECVD, Bedampfen, Lackieren und/oder Sol-Gel-Verfahren aufgebracht wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen das Substrat und die erste Schicht und/oder zwischen die erste Schicht und die zweite Schicht eine weitere Schicht aufgebracht wird. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Schicht eine Haftvermittlungs- und/oder Diffusionsbarrierenschicht aufgebracht wird. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht mittels PVD, Ionenstrahlsputtern, Magnetronsputtern, CVD, PECVD, Bedampfen, Lackieren und/oder Sol-Gel-Verfahren aufgebracht wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem getempert wird. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem bei einer Temperatur zwischen 200°C und 1000°C, vorzugsweise zwischen 250°C und 800°C, vorzugsweise zwischen 300°C und 600°C getempert wird. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem ≥ 1 min, vorzugsweise ≥ 1 Stunde, vorzugsweise ≥ 3 Stunden getempert wird. Verwendung eines Schichtsystems und/oder eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Beschichtung von Gläsern, Keramik, Steingut, Ziegel und Kunststoffen als Substrat, von Brillengläsern, Automobilscheiben, Automobilbeleuchtung, Fensterscheiben, Fliesen, Sanitärartikel und/oder Dachziegeln. Verwendung eines Schichtsystems und/oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 32 in der Drucktechnik, in der Forschung und Analytik, insbesondere in Biochipreadern, zur Beschichtung von Kondensatoren in Klimaanlagen und/oder zur Beschichtung von Anzeigeelementen und/oder Sensorabdeckungen.






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