Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWSEinblicke in den Jahresbericht 2020/2021
Oberflächen suspensionsgespritzter Oxidschichten funktionalisieren
In den vergangenen Jahren haben umfangreiche Entwicklungsarbeiten das Potenzial des thermischen Spritzens mit Suspensionen aus feinen Pulvern mit Partikelgrößen im Sub-Mikrometer- und Nanometerbereich sichtbar gemacht. Das Suspensionsspritzen ermöglicht die Herstellung maßgeschneiderter Beschichtungen, bei denen sich Schichtdicken, Morphologie und Eigenschaften über einen extrem weiten Anwendungsbereich variieren lassen.
Oberflächenmodifikationen erweitern die Funktionalität suspensionsgespritzter Schichten. Forscher am Fraunhofer IWS wandten das im Haus etablierte Laserverfahren der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) zum ersten Mal an, um die Topografie suspensionsgespritzter Schichten aus Titanoxid (TiO2) zu funktionalisieren. DLIP erzeugt dabei auf Schichtoberflächen periodische mikrometergroße Strukturen. Die fotokatalytische Aktivität von TiO2-Schichten lässt sich durch vorherige Laserstrukturierung erheblich verbessern. In Versuchen stellten die Wissenschaftler eine Farbveränderung von hellem Grau bis Samtschwarz fest, als sie die Schichtoberflächen mit dem Laser behandelten. »Das eröffnet die Möglichkeit, Absorptions- oder Antireflexschichten zu entwickeln. Außerdem ermöglicht eine geeignete Laserstrukturierung, superhydrophile bzw. superhydrophobe suspensionsgespritzte TiO2-Schichten zu gestalten«, erklärt Filofteia-Laura Toma.
Die Forschenden wandten DLIP zur Texturierung metallischer Haftvermittlerschichten an, um eine neue Generation suspensionsgespritzter Wärmedämmschichten aus Yttriumoxid-stabilisiertem Zirkoniumdioxid (YSZ) zu entwickeln. »Die Kombination des Suspensionsspritzens mit der Direkten Laserinterferenzstrukturierung eröffnet somit neue Wege zur Entwicklung vielversprechender funktioneller Beschichtungen für Anwendungen für selbstreinigende, antibakterielle und antivirale, superhydrophobe Oberflächen, Anti-Icing, optische Schichten, von der Natur inspirierte biomimetische und intelligente Schichten«, gibt Toma als Ausblick für die Zukunft.
Neuigkeiten: Toma in den TSS-Vorstand gewählt
Dr. Filofteia-Laura Toma wurde in den Vorstand der ASM Thermal Spray Society (TSS) gewählt. Die Wissenschaftlerin forscht am Fraunhofer IWS zum Thermischen Spritzen. Seit 20 Jahren arbeitet sie auf diesem Gebiet und ist bereits Mitglied diverser nationaler und internationaler Ausschüsse. TSS wurde 1994 gegründet und ist inzwischen auf etwa 1.500 Mitglieder rund um den Globus angewachsen, die mehr als 500 Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Universitäten vertreten. Die Gesellschaft verfolgt die Vision, die weltweit führende Quelle für Informationen zum thermischen Spritzen zu sein.
