12/11/2018 - Verwendung von Lasertechnologie zur Herstellung von Materialien und Oberflächen, die Schmutz abstoßen

Menéame

Die Verwendung von Beschichtungsstoffen, die die Lotuspflanze nachahmen, deren Blätter Selbstreinigende Eigenschaften, ist es in einer ganzen Reihe von Bereichen immer häufiger, von der Industrie bis zur Medizin. Wenn das Wasser auf die Blätter der Lotuspflanze fällt, bildet es Tröpfchen, die beim Ausrutschen mit Staub und Schmutz ziehen dank der komplexen mikroskopischen und nanoskopischen Struktur der Blattoberfläche.

Ein Team von Forschern hat eine Methode entwickelt, die von der Lotuswirkung inspiriert ist, die Laser zur Aufzeichnung von Filigranmustern direkt auf Metalloberflächen verwendet. Diese neue Methode der Materialverarbeitung wird die Produktion von texturierten Oberflächen ermöglichen, die Schmutz und Wasser abstoßen.

Dr. Tim Kunze fasste den Prozess in einer Pressemitteilung Geschrieben von Fraunhofer Institut für Material- und Kunsttechnologie (IWS) wie folgt: "Mit unserem Prozess wollen wir jede Verschmutzung auf den Flächen von Luftfahrzeugen verhindern." Er fügte jedoch hinzu, dass es auch ein Erfolg wäre, wenn wir sie zumindest erheblich reduzieren könnten.
 

Lotuseffekt

In der gleichen Pressemitteilung wird erklärt, dass Ingenieure eine Lithographie-Technik durch direkte Laserinterferenzen (DLIP) eingesetzt haben. Dies beinhaltet die Verwendung spezieller optischer Systeme zur Teilung eines einzelnen Laserstrahls in mehrere Teilstrahle, die auf der zu strukturierenden Metalloberfläche rekombiniert werden, wodurch präzise und steuerbare Lichtmuster erzeugt werden können. ●Wenn das Interferenzmuster auf eine Titanfolie ausgerichtet ist, schmilzt der hochintensive Laserstrahl und entfernt das Material in hellen Bereichen, während das Material intakt in dunklen Bereichen bleibt.

Das Team stellte fest, dass diese Muster mit den Säulenräumen oder den Dächern aus gehauenem Eisen vergleichbar sind. Die Entfernungen zwischen den Säulen können zwischen 150 Nanometern (Milliardstel Millimeter) und 30 Mikromol (Millistel Millimeter) eingestellt werden. Dies schafft eine Oberfläche, auf der die Wassertröpfchen nicht genug greifen können. Als Folge davon werden sie rollen oder rutschen, anstatt sich zu einem Film zu ausbreiten, ähnlich dem Lotuseffekt, der in der Natur beobachtet wird.

Diese hydrophoben oder superhydrophoben Oberflächen werden auch von anderen Technologien hergestellt, wie in der Pressemitteilung erläutert. ● Heute werden die meisten Beschichtungsmaterialien, die der Struktur der Lotusblätter ähneln, die in Metallfolien, Glas oder Badzubehör verwendet werden, nach wie vor durch besondere Verfahren hergestellt. Der Hauptvorteil dieser Beschichtungsmethoden ist, dass sie große Flächen behandeln können. Dennoch altern Beschichtungsmaterialien im Laufe der Zeit, können leicht beschädigt werden und entsprechen teilweise den neuen Umweltvorschriften der Europäischen Union, die in Kraft treten. Die Wissenschaftler betonen, dass die mit der DLIP-Technik geschaffenen Strukturen Jahre dauern können, ohne Umweltprobleme zu verursachen.

Zusätzlich zu den Flugtests von Laser-strukturierten Beschichtungsmaterialien im Flügel eines Flugzeugs prüft das Team auch andere Anwendungen für seine Nanostrukturen, die den Blättern der Lotusanlage ähneln. Die Forscher warnen davor, dass die Technologie zur Bekämpfung von Fälschungen oder zur Verbesserung der Biokompatibilität von chirurgischen Implantaten, wie z.B. in der Zahnmedizin, eingesetzt werden könnte.
 

Projekt LASER4FUN

Dieses Projekt, das aus europäischen Mitteln finanziert wird, wurde als LASER4FUN (EUROPEAN ESRs NETWORK ON SHORT PULSED LASER MICRO/NANOSTRUCTURING OF SURFACES). Das Hauptziel besteht darin, „Oberflächen zu strukturieren und ihnen Eigenschaften für industrielle Anwendungen zu verleihen“

Weitere Informationen:

Projekt-Website LASER4FUN

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Informationsdienst der Gemeinschaft für Forschung und Entwicklung

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