Thermisch gespritzte Zn2TiO4-Heizschichten mit anpassbaren, elektrothermischen Eigenschaften

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christoph Leyens; Dr. Annegret Potthoff
• Fachliche Zuordnung: Beschichtungs- und Oberflächentechnik ; Glas und Keramik und darauf basierende Verbundwerkstoffe
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428362963

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Vorarbeiten auf Basis von TiOx und TiO2-Cr2O3 boten eine Alternative zu metallischen, thermisch gespritzten Heizschichten. Die maximale Einsatztemperatur dieser Schichten liegt jedoch bei etwa 300 °C, da oberhalb dieser Temperatur eine irreversible Umwandlung in TiO2 stattfindet, wodurch die halbleitenden Eigenschaften in isolierende umgewandelt werden. Ziel dieses Projektes war es, die geringe Temperaturstabilität durch den Einsatz von Zn2TiO4, das bis 1550 °C stabil ist und halbleitende Eigenschaften besitzt, zu verbessern. Zn2TiO4 wurde bisher nur im Labormaßstab und hinsichtlich seiner photokatalytischen Aktivität verwendet. Das Projekt umfasste die Entwicklung von Suspensionen und Präkursoren zur Herstellung homogener Heizschichten mit minimaler Porosität, die Untersuchung der Möglichkeit, Zn2TiO4 in-situ während des Spritzprozesses aus ZnO und TiO2 zu legieren sowie die Gewinnung einer wissenschaftlich fundierten Basis für das Verständnis der Wechselwirkungen innerhalb des Feedstocks, des Spritzprozesses und des Einsatzes von Dotierungen. Die Ergebnisse zeigen, dass die erwarteten elektrothermischen Eigenschaften des Zn2TiO4-Kernmaterials nicht den Erwartungen entsprechen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• „Current Trends in the Development of Suspensions and Liquid Precursors for Thermal Spraying: Case of Zn2TiO4“, Vortrag, ITSC 2022, Wien
  A. Meyer, F.-L. Toma, O. Kunze, A. Böhme, B. Matthey, A. Potthoff, A. Kaiser, T. Gestrich & C. Leyens
  
• „Development of cost-effective feedstock for suspension spraying of Zn2TiO4 coatings“, Vortrag, RIPT 2022, Jülich
  A. Meyer, F.-L. Toma, O. Kunze, A. Böhme, B. Matthey, A. Potthoff, A. Kaiser, T. Gestrich & C. Leyens
  
• „Influence of suspension formulation on microstructural and photocatalytic properties of S-HVOF ZnO- TiO2 coatings“, Vortrag, RIPT 2022, Jülich
  F.-L. Toma; A. Meyer, O. Kunze, B. Matthey, A. Potthoff & C. Leyens
  
• Development of Suspension Feedstocks for Thermally Sprayed Zn2TiO4 Coatings. Journal of Thermal Spray Technology, 32(2-3), 502-513.
  Meyer, Anja; Toma, Filofteia-Laura; Kunze, Oliver; Böhme, Andreas; Matthey, Björn; Potthoff, Annegret; Kaiser, Arno; Gestrich, Tim & Leyens, Christoph
  
• „Development of Zn2TiO4 coatings by suspension spraying of binary ZnO-TiO2 suspensions“ Fachposter, Ceramics 2023, Jena
  A. Meyer, F.-L. Toma, O. Kunze, P. Biswal & A.Potthoff
  
• „Photocatalytic activity of suspension sprayed ZnO-TiO2 coatings under ultraviolet and visible light irradiation“, Vortrag, ITSC 2023, Quebec
  A. Meyer, F.-L. Toma, O. Kunze, P. Biswal, A. Potthoff & C. Leyens
  
• „Parameters influencing the photocatalytic activity of suspension sprayed ZnO-TiO2 coatings“, Vortrag, ITSC 2024, Mailand
  A. Meyer, F.-L. Toma, O. Kunze, A. Potthoff & C. Leyens
  
• „Parameters influencing the photocatalytic activity of suspension-sprayed coatings in the binary ZnO- TiO2 system“, Vortrag, RIPT 2024, Jülich
  A. Meyer, F.-L. Toma, O. Kunze, S. Scheitz, A. Potthoff & C. Leyens