Materialytorna kan ha ett enormt inflytande på deras funktion. Om de externa egenskaperna ändras, detta utökar också utbudet av möjliga tillämpningar. Det är därför materialforskare vid Friedrich Schiller University Jena (Tyskland) undersöker hur de kan skräddarsy ytorna på olika material med hjälp av laserteknik. De fokuserar främst på laserinducerade periodiska ytstrukturer, även känd som LIPSS. Denna metod kan användas för att skapa särskilt små strukturer. De rapporterar om en mycket speciell framgång inom detta område i den internationellt kända fagtidningen Kol .

"När en yta bestrålas med en femtosekundlaser - en laser med mycket korta och intensiva ljuspulser - bildas karakteristiska strukturer vid den punkt där laserstrålen träffar ytan, "förklarar Dr Stephan Gräf från Otto Schott Institute of Materials Research vid Jena University." Störningseffekter vid denna kontaktpunkt skapar LIPSS. "Dessa strukturer är mycket mindre än de som uppnås med normal laserstrukturering eftersom en laserstråle inte kan fokuseras som liten som önskad. Storleken på strukturerna beror på, bland andra parametrar, på laserintensiteten och laservåglängden som används. Baserat på en noggrann justering av laserstrålens parametrar, strukturerna kan tillverkas på ett nästan skräddarsytt sätt. Stora delar av det periodiska mönstret kan implementeras genom att skanna hela ytan med laserstrålen.

Nu även på kraftigt böjda ytor

Rent generellt, metoden fungerar på många olika materialklasser; dock, hittills kan den endast appliceras på plana ytor. Jena-forskarna har nu lyckats producera laserinducerade periodiska strukturer på starkt böjda ytor. "Vi har insett LIPSS på ytan av cirka tio mikrometer tunna kolfibrer - deras diameter är knappast större än strukturerna själva, "säger Gräf." Dessutom, vi kunde överlagra olika typer av strukturer och därför hierarkiskt forma ytan. "

Dessa nuvarande fynd kommer att ge helt nya möjligheter i praktiska tillämpningar. Till exempel, kolfibrer är inbäddade i andra material såsom polymerer för tillverkning av kompositmaterial. För att förbättra styrkan hos kompositmaterial, de har, tills nu, behandlats med kemikalier, till exempel. Tack vare LIPSS, deras yttopografi kan nu specifikt ändras så att förankring mellan polymer och inbäddade fibrer kan ske.

Mer hållbara material

Dessutom, strukturerna fungerar som ett optiskt diffraktionsgaller. De gör att ljusets reflektion och absorptionsbeteende kan ändras på ett specifikt sätt. Detsamma gäller även ljusets diffraktion. Baserat på så kallade 'strukturfärger, "det är möjligt att selektivt designa ytor i färg. Som ett resultat, laserinducerade periodiska ytstrukturer får allt större intresse för optiska applikationer.

Och LIPSS påverkar också materialets hållbarhet positivt:"Genom att ändra yttopografin, friktionskoefficienten kan reduceras och slitage kan därför förhindras, "säger materialvetaren Gräf från Jena University." Till exempel, mer hållbara implantat skulle kunna utvecklas på detta sätt. "Dessutom materialens vätningsegenskaper kan ändras på detta sätt. De kan därför utformas för att vara mer hydrofoba eller hydrofila.