Rewolucyjna technologia laserowa: przeprojektuj powierzchnie materiałów już teraz!

Rewolucyjna technologia laserowa: przeprojektuj powierzchnie materiałów już teraz!

Nowoczesna technologia laserowa otwiera fascynujące możliwości ulepszania powierzchni materiałów. Okazało się to przełomowe, szczególnie w przemyśle motoryzacyjnym. Według Uniwersytet Saary Technologia ta może nie tylko znacznie poprawić przewodność elektryczną komponentów, ale także odstraszyć bakterie i wirusy. Profesor Frank Mücklich, który od ponad 30 lat kieruje Katedrą Materiałów Funkcjonalnych na Uniwersytecie w Saar, jest pionierem w tej dziedzinie.

Pod jego kierownictwem 15 lat temu założono Centrum Badawcze Technologii Materiałów Steinbeis, a pięć lat temu założono firmę Surfunction. Instytucje te są dobrze przygotowane do wspierania rozwoju innowacyjnych powierzchni z technologii laserowych. Mücklich jest także rzecznikiem sieci tematycznej „Nauka o materiałach i technologia materiałowa” w acatech, co dodatkowo podkreśla jego wyjątkową rolę w badaniach nad technologią laserową.

Bezpośrednia struktura interferencyjna wiązki laserowej

Kluczową technologią jest bezpośrednie strukturowanie interferencyjne wiązki laserowej (DLIP). Metoda ta pozwala na bezkontaktową obróbkę z prędkością do jednego metra kwadratowego na minutę i wykorzystuje zasadę interferencji do tworzenia wysoce funkcjonalnych mikrostruktur w materiałach. Głośny Wikipedia DLIP można zastosować do prawie każdego materiału i wpływa on na właściwości powierzchni pod względem właściwości elektrycznych i optycznych, trybologii i zwilżalności. W latach 90. Mücklich zdobywał pierwsze doświadczenia z procesem opartym na interferencji lasera w celu krystalizacji warstw amorficznych na Politechnice Monachium. Zasady te zostały ostatecznie wykorzystane do opracowania DLIP na Uniwersytecie Saarland.

Mikrotopografię powierzchni można w znacznym stopniu kontrolować. Mücklichowi i jego doktorantowi Andrésowi Lasagni udało się nadać strukturę materiałom przy użyciu metalurgii interferencyjnej lasera. Ich współpraca zaowocowała kilkoma nagrodami, w tym nagrodą za innowacyjność im. Bertholda Leibingera.

Aplikacje i współpraca międzynarodowa

Zastosowanie powierzchni o strukturze laserowej rozciąga się również na obszary krytyczne, takie jak przemysł motoryzacyjny. Poprawiając niezawodność i trwałość złączy elektrycznych w pojazdach elektrycznych, nowe powierzchnie metalowe mogą przewodzić prąd nawet o 80% wydajniej i wymagają o 40% mniej siły podczas łączenia. Dodatkowo materiały te zostały przetestowane w misjach kosmicznych pod kątem ograniczenia adhezji mikroorganizmów w trudnych warunkach.

Specjalne projekty we współpracy z NASA i ESA, nad którymi czuwa astronauta ESA Matthias Maurer, mają na celu zbadanie właściwości higienicznych powierzchni w warunkach kosmicznych. Podczas testów przeprowadzono różne eksperymenty, takie jak zachowanie powierzchni antybakteryjnych i badanie biofilmów. Jak podaje raport, technologia ta zwiększyła na przykład wydajność systemów fotowoltaicznych o 21%. Fraunhofera IFAM.

Zastosowanie laserowej obróbki powierzchni chroni środowisko, ponieważ nie są wymagane żadne dodatki chemiczne. Technologia laserowa umożliwia znaczny postęp w modyfikacji powierzchni, które są kluczowe dla długotrwałego, stabilnego klejenia i malowania. Wyzwania takie jak niewystarczająca przyczepność wynikająca z procesów produkcyjnych lub wpływów zewnętrznych można zmniejszyć poprzez specjalne dostosowanie struktury powierzchni.

Ogólnie rzecz biorąc, imponujący postęp i różnorodne zastosowania technologii laserowej podkreślają znaczenie badań w tej dziedzinie. Profesor Mücklich i jego zespół wyznaczają standardy, które nie tylko rewolucjonizują branżę, ale także przyczyniają się do gospodarki o obiegu zamkniętym poprzez opracowywanie czystych materiałów nadających się do recyklingu.