Wissenschaftler aus Dresden haben eine selbstreinigende Oberfläche entwickelt. Ein Projektteam der Technischen Universität Dresden und des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS strukturierte eine Aluminiumplatte mit einem Laserverfahren so, dass Wassertropfen über die Oberfläche rollen können und dadurch Schmutzpartikel entfernt werden – ganz ohne chemische Reinigungsmittel oder zusätzliche Kräfte.
Seit mehreren Jahren arbeiten Wissenschaftler der TU Dresden und des Fraunhofer IWS daran, funktionalisierte Oberflächen mit lasergestützten Fertigungsverfahren herzustellen. Nun haben sie eine periodische Oberflächenstruktur entwickelt, die nicht nur wasser- und eisabweisend ist, sondern auch Schmutzpartikel ausschließlich durch herunterrollende Tropfen entfernt. Dabei fokussierten sie sich besonders auf den Werkstoff Aluminium, da dieser vielseitig eingesetzt wird. Besonders für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie ist die Verwendung von aggressiven Reinigungschemikalien kritisch, da wir diese natürlich nicht mit unserer Nahrung in Verbindung bringen wollen, so Stephan Milles, Doktorand an der TU Dresden. Die Funktion des selbstreinigenden laserstrukturierten Aluminiums nahmen die Wissenschaftler besonders unter die Lupe. Zur Analyse des Selbstreinigungseffekts der Aluminiumoberflächen kam eine spezielle Kamera zum Einsatz, die den Prozess mit 12 500 Bildern pro Sekunde filmte. Thomas Kuntze, Wissenschaftler im Technologiefeld Mikrotechnik am Fraunhofer IWS, verdeutlicht: Auf diese Weise können wir perfekt sehen, wie der Wassertropfen den Schmutz von der Oberfläche entfernen kann. Diese Methode eignet sich auch zum Verständnis anderer Verfahren, wie Laserschneiden und -schweißen oder Additive Manufacturing.
Das Verfahren wurde in Zusammenarbeit von TU Dresden mit Fraunhofer IWS entwickelt. Gemeinsam mit dem IWS betreibt die Professur für laserbasierte Methoden der großflächigen Oberflächenstrukturierung (LMO) an der TU Dresden das Zentrum CAMP – Center for Advanced Micro Photonics. Nach Aussagev von Prof. Lasagni, Professur LMO, arbeiten die Wissenschaftler aktuell an mehreren Projekten, mit dem Ziel, großflächig filigrane Strukturen auf Metallen, Keramiken oder Polymeren in kürzester Zeit zu erzeugen. Dabei entwickeln die Wissenschaftler kontinuierlich das Direct Laser Interference Patterning weiter, die außergewöhnliche Eigenschaften im Vergleich zu klassischen laserbasierten Verfahren bietet. Beispiele für solche Entwicklungen finden sich in den von der Europäischen Union geförderten Projekten LAMPAS und SHARK, in denen Laserquellen und intelligente Strukturierungsverfahren die Funktionalisierung von Oberflächen auf verschiedenen Anwendungsgebieten, wie zum Beispiel der Automobil-, Lebensmittel- und Haushaltsgeräteindustrie, lukrativ machen sollen.
Die Arbeit Herstellung von großflächigen, zwei- und dreistufigen multi-skaligen Strukturen mit multifunktionalen Oberflächeneigenschaften mittels Laserbasierten Methoden wurde von der DFG, Deutsche Forschungsgemeinschaft, im Rahmen eines Reinhart Koselleck-Projekts gefördert (Fördernummer: 323477257). Geleitet wird das Projekt von Prof. Andrés Lasagni, Inhaber der Professur für Laserbasierte Methoden der großflächigen Oberflächenstrukturierung (LMO) an der TU Dresden. Der vollständige Artikel wurde in der Zeitschrift Applied Surface Science veröffentlicht. Dr. Marcos Soldera unterstützte die Forschung. Er folgte dem Ruf der Alexander von Humboldt-Stiftung aus Argentinien nach Deutschland, um angewandte Forschung zu betreiben.
Kontakt
Prof. Andrés Fabián Lasagni,
E-Mail: andres_fabian.lasagni@tu-dresden.de
Originalpublikation:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0169433220312757
- www.tu-dresden.de
Wassertropfen haften der selbstreinigenden Aluminiumoberfläche nicht an; diese hat ein Wissenschaftlerteam des CAMP mit direkter Laserinterferenz-Musterung (DLIP) funktionalisiert (© Fraunhofer IWS Dresden)
Text zum Titelbild: Die Arbeit Herstellung von großflächigen, zwei- und dreistufigen multi-skaligen Strukturen mit multifunktionalen Oberflächeneigenschaften mittels Laserbasierten Methoden wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert (© TU Dresden)
