Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl-
Krankenhauskeime auf Oberflächen verursachen häufig Infektionen. Ziel des Projektes "SanFlex" ist es, derartige Krankenhauskeime durch antipathogene Beschichtungen von flexiblen Substraten zum Einsatz in Touchscreens und Displays zu verringern. Diese Beschichtungen basieren auf kristallinen TiO2-Dünnschichten mit einer supersauren Oberfläche.
Jährlich erkranken in Europa rund vier Millionen Menschen an gesundheitssystembedingten Infektionen durch Krankenhauskeime1. Krankheitserreger verteilen sich unter anderem schnell über Oberflächen wie Handläufe, Klinken oder Touchscreens. Um die Ausbreitung von Krankheitserregern, insbesondere in Krankenhäusern aber auch in öffentlichen Gebäuden, zu verringern, wird im EU-geförderten Gemeinschaftsprojekt SanFlex an einer photokatalytischen Titandioxid-Beschichtung geforscht, die zusätzlich mit einer supersauren Oberfläche versehen ist.
Perspektivisch soll die Beschichtung auf Schutzfolien für Bedienoberflächen, wie Touchscreens, zum Einsatz kommen. Dabei besteht die besondere Herausforderung, die für die Funktionalisierung notwendigen anatas-kristallinen TiO2-Schichten auf flexiblen Substraten herzustellen. Dazu verfolgt das Fraunhofer FEP den Ansatz die Schichten mittels eines etablierten Großflächen-inline-Magnetronsputterprozesses im amorphen Zustand abzuscheiden und durch einen nachgelagerten Temperschritt mittels Großflächeninline-Flash-Lamp-Annealing (FLA) zu kristallisieren. Auf den somit hergestellten kristallinen TiO2-Beschichtungen werden über einen Photo-fixationsschritt anorganische Säuregruppen an der Oberfläche angelagert, wodurch die Oberfläche supersauer wird. Die Oberfläche verhindert die Anhaftung von Krankheitserregern und tötet zudem auch Mikroorganismen ab.
Der Prinzipnachweis wurde auf starren Glassubstraten realisiert. Hier wurde der Zusammenhang zwischen der Schichtabscheidung, des Kristallisationsprozesses mittels FLA und der Anlagerung der Säuregruppen studiert. Die untersuchten Prozessschritte zeichnen sich durch eine Inline-Fähigkeit aus, was perspektivisch den Herstellungsprozess in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren ermöglicht. Basierend auf den erzielten Erkenntnissen befindet sich das Projekt nun in der Transferphase von starren auf flexible Substrate. Erste Erfolge zur Kristallisation der TiO2-Schichten auf temperaturstabilen Polymerfolien wurden erzielt.
Aktuelle Arbeiten fokussieren sich auf das Verständnis des Zusammenhanges zwischen dem Kristallisationsgrad und des Anlagerungsprozesses. Ebenso ist das thermische Management des Kristallisationsprozesses im Fokus der Untersuchungen.
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1 C. Suetens et al., “Prevalence of healthcare-associated infections, estimated incidence and composite antimicrobial resistance index in acute care hospitals and long-term care facilities: results from two European point prevalence surveys, 2016 to 2017”,
Eurosurveillance, 2018, vol. 23/46.