Stofftransport-Simulation

  • Forschungsthema:Modellbasierte Charakterisierung des diffusiven Stofftransportes in Nanoschichten und Vergleich unterschiedlicher Lösemittelkonzentrationen
  • Typ:Bachelorarbeit
  • Datum:abgeschlossen 11/2016
  • Betreuung:

    Fritzensmeier

  • Bearbeitung:Thilo Heckmann

Die Herstellung von organischer Elektronik (OLED, OPV, OFETs, etc.) aus der Flüssigphase ist in Hinblick auf die Produktion im Industriemaßstab besonders effizient. Bei der Flüssiphasenapplikation liegt die aktive Komponente in der Regel in einer Lösung oder Dispersion vor, welche als dünner Film auf ein Substrat aufgebracht wird. In einem Trocknungsschritt wird das verwendete Lösemittel entfernt. Entscheidend ist dabei, dass kein Restlösemittel in den fertigen Bauteilen zurückbleibt, da vermutet wird, dass dies zu einem Effizienzverlust oder zu vorzeitiger Alterung führen kann. Dies stellt eine besondere Herausforderung dar, da die Diffusion im Vergleich zum zu Beginn applizierten Nassfilm bei niedrigen Lösemittelkonzentrationen im Verlauf der Trocknung stark verlangsamt ist. Ein weiterer Aspekt ist die Anlösung der schon applizierten Schichten bei der nachfolgenden Beschichtung weiterer Materialien.

In Vorarbeiten am Institut ist die Schichtdickenabhängigkeit von Diffusionskoeffizienten für verschiedene Stoffsysteme experimentell gezeigt worden. Um dieses Phänomen zu erklären, sind Modelle entwickelt worden, mit denen gemessene Sorptionskurve simulativ reproduziert werden können. Diese basieren auf einer substratnahen Grenzschicht, in welcher der Diffusionskoeffizient gegenüber dem oberen Bereich um mehrere Größenordnungen erniedrigt ist. Die Dicke der substratnahen Grenzschicht, sowie der Betrag und Verlauf des Diffusionskoeffizienten können in sinnvollen Grenzen variiert werden. Eine effiziente Methode zur Findung des am besten zu den Messungen passenden Parametersets ist derzeit nicht vorhanden.

In dieser Arbeit soll ein Algorithmus entwickelt wetrden, mit dem auf effiziente Weise experimentelle Sorptionskurven nachsimuliert werden können, um aus Messungen schnell die Modellparameter der am Institut entwickelten Stofftransportmodelle bestimmen zu können. Des Weiteren soll dieser Algorithmus auf schon vorhandene Messergebnisse angewendet werden, um Systematiken und Unterschiede bei verschiedenen Stoffsystemklassen zu untersuchen.