Literaturrecherche zum Kaffeeringeffekt (ePub)

Der sogenannte Kaffeeringeffekt wurde erstmals 1997 von Robert D. Deegan und seinen Mitarbeitern wissenschaftlich beschrieben. Beim Trocknen von Flüssigkeiten in Tropfenform auf einer festen Oberfläche hinterlassen diese ringförmige Ablagerungen, da sich Partikel am Rand des Tropfens sammeln. Die Ringbildung ist jedoch ein in den meisten Fällen störender Effekt. Besonders bei Anwendungen im Inkjetbereich, also beim Druck funktionaler Schichten und bei Beschichtungsprozessen wird der meist negative Einfluss deutlich. Die Inkjet-Technologie hat viele Vorteile gegenüber anderen Verfahren, wie z.B. der Photolithographie. Sie ist präzise, energieeffizient, platz- und kostensparend. Durch die Genauigkeit des Verfahrens wird Ausschuss minimiert und die Produktivität erhöht. Der Inkjet ist ausserdem sehr flexibel bezüglich der bedruckbaren Stoffe und der druckbaren Tinten. Daher ist es für die Produktion verschiedener Produkte wie LEDs oder Solarzellen geeignet.
Das Inkjet-Verfahren hat jedoch einen grossen Nachteil: die daraus resultierenden Strukturen sind sehr anfällig für den Kaffeeringeffekt. Daher ist auch dieser in den letzten Jahren immer relevanter geworden. Tritt der Effekt auf, so werden gedruckte elektrisch oder thermisch leitende Schichten in ihrer Gleichmässigkeit und damit ihrer Leistung und Leitfähigkeit beeinträchtigt. Aus diesem Grund gibt es auch Bestrebungen den Effekt zu umgehen beziehungsweise ihn zu verhindern.
In dieser Arbeit soll ein Überblick über die theoretischen Ansätze zu physikalischen und strömungsmechanischen Eigenschaften des Kaffeeringeffekts dargestellt werden. Ausserdem werden einige Methoden zur Verhinderung des Effekts gezeigt. Seine Bedeutung in der Inkjet-Technologie hängt jedoch nicht nur von Problemen, die er verursacht, sondern auch von den Möglichkeiten ihn gezielt zu nutzen, ab. Nachdem die Rechercheergebnisse kritisch diskutiert wurden, soll der Effekt und dessen Verhinderung in einer Dokumentation anschaulich dargestellt werden. Als Lösungsmittel wurde Wasser gewählt, weil der Effekt seinen Namen durch die typische Ringbildung in getrockneten Kaffeeflecken hat. Abschliessend wird ein Ausblick auf zukünftige Möglichkeiten, Herausforderungen und Anwendungen gegeben. Dass ein derartiger Überblick sinnvoll ist, zeigten auch Tekin, Smith und Schubert, die im letzten Jahr die wichtigsten Erkenntnisse zum Kaffeeringeffekt und seiner Bedeutung in der Inkjet -Technologie zusammenfassten.