Separation of internal and external friction processes in electrochemically prepared layers using a novel combination of the quartz crystal microbalance and atomic force microscopy

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Dieses Projekt beschäftigt sich mit dem tribologischen Verhalten von Schichten unter Scherfrequenzen im MHz-Bereich. An Metall- und Polymerschichten mit Dicken im Bereich einiger µm bis hinab in den Monolagenbereich (Nanotribologie) sollen die Anteile innerer und äußerer Reibungsprozesse quantifiziert werden. Dabei erfolgen die mechanische Anregung und die Detektion der Reibungsprozesse mit Schwingquarzen. Im Falle der Polymere kann die innere Reibung mit einem komplexen Schermodul quantifiziert und durch die Molekulardynamik erklärt werden. Bei Metallschichten scheint die Korngrenzenreibung für die Dämpfung mechanischer Wellen verantwortlich zu sein. Die äußere Reibung wird im wesentlichen durch die Oberflächenrauhigkeit der Schicht und die Viskosität des angrenzenden Mediums bestimmt. Die Trennung beider Reibungsterme durch die Weiterentwicklung theoretischer Beschreibungen ist Inhalt des Projektes und von großer Bedeutung in der Sensorik. Als apparative Innovation soll die flächenmittelnde Quarzmikrowaage mit der lokal hochauflösenden Rasterkraftmikroskopie kombiniert werden. Weiterhin erscheint die "Hörbarmachung" innerer Reibungseffekte mit einem Ultraschallmikrophon oder dem AFM-Cantilever aussichtsreich.