Damit lassen sich besonders feine Strukturen hervorrufen. Bestrahlt man eine Oberfläche mit einem Femtosekundenlaser – also einem Laser mit sehr kurzen Lichtpulsen -, so bilden sich an dem Punkt, an dem der Laserstrahl auf die Oberfläche trifft, charakteristische Strukturen aus. Interferenzeffekte in diesem Fokuspunkt rufen die LIPSS (Laser-Induced Periodic Surface Structures) hervor. Diese Strukturen sind kleiner als die, die man durch normale Laserstrukturierung erreicht. Die Größe der Strukturen hängt unter anderem von der Laserintensität und der verwendeten Laserwellenlänge ab. Verändert man also die Parameter der Laserstrahlung, lassen sich die Strukturen nahezu maßgeschneidert aufbringen. Durch das Abrastern der Oberfläche mit dem Laserstrahl wird sie vollständig mit dem periodischen Muster versehen. Generell funktioniert die Methode auf verschiedenen Materialklassen. Bisher allerdings konnte sie nur auf ebenen Flächen angewendet werden. Den Forschern ist es nun gelungen, auch gekrümmte Oberflächen mit den laserinduzierten periodischen Strukturen zu versehen. Dadurch bieten sich neue Möglichkeiten für die Praxis. So werden etwa die Kohlenstofffasern bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen in andere Materialien eingebettet. Um die Festigkeit der Verbundwerkstoffe zu verbessern, werden sie bisher mit Chemikalien behandelt. Durch die LIPSS lässt sich nun ihre Oberflächentopographie gezielt verändern, so dass es zu einem Verankern zwischen Polymer und eingebetteten Fasern kommt.
Verarbeitungsverfahren
Materialwissenschaftler gestalten Oberfläche winziger, gekrümmter Kohlenstofffasern durch Laserstrukturierung
Die Oberfläche von Materialien hat einen enormen Einfluss auf deren Funktion. Verändert man die äußere Beschaffenheit, so erweitert man auch die Bandbreite der Verwendungsmöglichkeiten. Deshalb erforschen Materialwissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität, Jena, wie sie die Oberfläche verschiedener Werkstoffe mit Lasertechnik gestalten können. Sie konzentrieren sich dabei vor allem auf laserinduzierte periodische Oberflächenstrukturen.
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