تكنولوجيا الليزر الثورية: إعادة تصميم أسطح المواد الآن!

تكنولوجيا الليزر الثورية: إعادة تصميم أسطح المواد الآن!

تفتح تكنولوجيا الليزر الحديثة إمكانيات رائعة لتحسين أسطح المواد. لقد أثبتت أنها رائدة، خاصة في صناعة السيارات. وفقا ل جامعة سارلاند لا تستطيع هذه التقنية تحسين التوصيل الكهربائي للمكونات بشكل كبير فحسب، بل يمكنها أيضًا صد البكتيريا والفيروسات. يعد البروفيسور فرانك موكليتش، الذي ترأس قسم المواد الوظيفية في جامعة سار لأكثر من 30 عامًا، رائدًا في هذا المجال.

وتحت قيادته، تم تأسيس مركز أبحاث ستاينبيس لتكنولوجيا المواد قبل 15 عامًا، كما تم تأسيس شركة Surfunction قبل خمس سنوات. تتمتع هذه المؤسسات بوضع جيد يمكنها من تطوير الأسطح المبتكرة من تقنيات الليزر. موكليتش هو أيضًا المتحدث باسم شبكة موضوعات "علوم المواد وتكنولوجيا المواد" في acatech، مما يؤكد بشكل أكبر على دوره المتميز في الأبحاث المتعلقة بتكنولوجيا الليزر.

هيكلة تدخل شعاع الليزر المباشر

إحدى التقنيات الرئيسية هي هيكلة تداخل شعاع الليزر المباشر (DLIP). تسمح هذه الطريقة بالمعالجة غير التلامسية بسرعات تصل إلى متر مربع واحد في الدقيقة وتستخدم مبدأ التداخل لإنشاء هياكل مجهرية عالية الكفاءة في المواد. عالي ويكيبيديا يمكن تطبيق DLIP على أي مادة تقريبًا ويؤثر على خصائص السطح من حيث الخصائص الكهربائية والبصرية وعلم الاحتكاك وقابلية البلل. في التسعينيات، اكتسب موكليتش تجاربه الأولى في عملية تعتمد على التداخل بالليزر لبلورة الطبقات غير المتبلورة في جامعة ميونيخ التقنية. تم استخدام هذه المبادئ في نهاية المطاف لتطوير DLIP في جامعة سارلاند.

يمكن التحكم بشكل كبير في التضاريس الدقيقة للأسطح. نجح موكليتش وطالب الدكتوراه أندريس لاساني في هيكلة المواد باستخدام تعدين التداخل بالليزر. وأسفر تعاونهم عن العديد من الجوائز، بما في ذلك جائزة بيرثولد ليبنجر للابتكار.

التطبيقات والتعاون الدولي

يمتد تطبيق الأسطح المبنية بالليزر أيضًا إلى المجالات الحيوية مثل صناعة السيارات. ومن خلال تحسين موثوقية وطول عمر الموصلات الكهربائية في السيارات الكهربائية، يمكن للأسطح المعدنية الجديدة توصيل الكهرباء بكفاءة أكبر بنسبة تصل إلى 80% وتتطلب قوة أقل بنسبة 40% عند التزاوج. بالإضافة إلى ذلك، تم اختبار هذه المواد في البعثات الفضائية لتقليل التصاق الكائنات الحية الدقيقة في البيئات الصعبة.

وتهدف المشاريع الخاصة بالتعاون مع وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية، والتي يشرف عليها رائد الفضاء ماتياس مورير في وكالة الفضاء الأوروبية، إلى البحث في الخصائص الصحية للأسطح في ظل ظروف الفضاء. وخلال الاختبارات، تم إجراء تجارب مختلفة، مثل سلوك الأسطح المضادة للميكروبات ودراسة الأغشية الحيوية. على سبيل المثال، أدت التكنولوجيا إلى زيادة كفاءة الأنظمة الكهروضوئية بنسبة 21%، حسبما تفيد التقارير فراونهوفر IFAM.

إن استخدام المعالجة السطحية المعتمدة على الليزر يحمي البيئة حيث لا توجد حاجة لأي إضافات كيميائية. تتيح تقنية الليزر تقدمًا كبيرًا في تعديل السطح، وهو أمر بالغ الأهمية للترابط والرسم المستقر على المدى الطويل. يمكن تقليل التحديات مثل عدم كفاية الالتصاق بسبب عمليات التصنيع أو التأثيرات الخارجية عن طريق تكييف هيكل السطح بشكل خاص.

وبشكل عام، فإن التقدم المذهل والتطبيقات المتنوعة لتكنولوجيا الليزر تؤكد أهمية البحث في هذا المجال. يضع البروفيسور موكليتش وفريقه معايير لا تُحدث ثورة في الصناعة فحسب، بل تساهم أيضًا في الاقتصاد الدائري من خلال تطوير مواد نقية وقابلة لإعادة التدوير.