Femtosekundenlaser-induzierte Oberflächenstrukturen im Nanometerbereich für tribologische Anwendungen

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Femtosekunden-Laserpulse ermöglichen die Nanostrukturierung von Oberflächen unterschiedlichster Materialien in einem Einschrittverfahren. Durch die Erzeugung von sogenannten LIPSS (Laser-induced periodic surface structures), auch „Ripples" genannt, lassen sich sowohl Strukturen im Bereich der Wellenlänge des eingestrahlten Laserlichts als auch Nanostrukturen im sub-100-nm-Bereich gezielt erzeugen. Eine Anwendung Femtosekunden-laserinduzierter Nanostrukturen in der Tribologie wurde bisher nur in wenigen Spezialfällen (DLC-Schichten, Silizium) untersucht. Bei tribologischen Phänomenen können LIPSS eine wichtige Rolle spielen, so dass eine gezielte Kontrolle der Reibung und des Verschleißes auf der Nanometerskala vielversprechend erscheint. Bis heute existieren keine systematischen Untersuchungen zur notwendigen Gestaltung der Nanometer-LIPSS, um die Reibung zwischen zwei Bauteilen oder den Verschleiß gezielt zu verringern. Darüber hinaus kann auch eine Erhöhung der Reibungszahl von Interesse sein. Aufbauend auf dem ersten Projektteil des SPP zur kontrollierten Erzeugung von LIPSS (Regimes, Dynamik, Modellierung) sollen im zweiten Projektteil durch räumliche und zeitliche Pulsformung der Femtosekunden–Laserpulse sub-100-nm-Strukturen erzeugt und optimiert werden und ihre tribologischen Eigenschaften systematisch untersucht sowie Anwendungsmöglichkeiten demonstriert werden.