Lasersystem forhindrer forurening på flyets overflader

Forskere har udviklet en lasermaterialebehandlingsmetode til at producere teksturerede overflader, der afviser snavs og vand. Denne teknologi vil primært blive brugt i rumfartsindustrien.

Brugen af ​​belægninger, der efterligner lotusplanten, hvis blade har selvrensende egenskaber, bliver mere almindeligt i en bred vifte af applikationer, fra industri til medicin. Når vandet falder på disse blade, det danner perler, der ruller af, tager støv og snavs med sig takket være overfladens komplekse mikroskopiske og nanoskopiske struktur. Støttet af det EU-finansierede LASER4FUN-projekt, et team af forskere har udtænkt en metode inspireret af lotuseffekten ved at bruge lasere til at ætse filigranmønstre direkte ind i metaloverflader.

Opsummering af processen i en pressemeddelelse fra Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS, Dr. Tim Kunze sagde:"Med vores proces, vi ønsker at forhindre enhver form for forurening på flyets overflader." tilføjede han, imidlertid, at "det ville også være en succes, hvis vi i det mindste kunne reducere det betragteligt."

Lotus effekt

Den samme pressemeddelelse bemærker, at ingeniørerne har brugt en teknik med direkte laserinterferensmønster (DLIP). Dette involverer brug af speciel optik til at opdele en enkelt laserstråle i flere delstråler, der rekombinerer på metaloverfladen, der skal struktureres. Det skaber præcise og kontrollerbare lysmønstre. "Hvis interferensmønsteret er fokuseret på en titaniumplade, det højenergiske laserlys smelter og fjerner materialet i de lyse områder, mens det efterlader materialet upåvirket i de mørke områder."

Holdet observerede, at disse mønstre ligner sale af søjler eller bølgebliktage. "Afstandene mellem søjlerne kan indstilles mellem 150 nanometer (milliontedele af en millimeter) og 30 mikrometer (tusindedele af en millimeter)." Dette skaber en overflade, hvor vanddråber ikke kan finde nok greb. Som resultat, de ruller eller glider af, i stedet for at sprede sig for at danne en film, svarende til lotuseffekten observeret i naturen.

Sådanne vandafvisende eller superhydrofobe overflader fremstilles også af andre teknologier, som forklaret i pressemeddelelsen. "I dag, mest lotuslignende belægninger på metalplader, glas eller badeværelsesarmaturer fremstilles stadig ved specielle processer. Den største fordel ved disse belægningsmetoder er, at de tillader behandling af store områder. Imidlertid, belægningerne ældes over tid, kan nemt blive beskadiget og delvist ikke overholder nye EU-miljøregler, der træder i kraft." Forskerne understreger, at de strukturer, der produceres med DLIP-metoden, meget vel kan holde i årevis uden at give anledning til miljøproblemer.

Ud over flytestning af laserstrukturerede belægninger på en flyvinge, holdet undersøger også andre applikationer til dets lotuslignende nanostrukturer. Forskerne foreslår, at teknologien kan bruges til at beskytte mod forfalskning eller til at forbedre biokompatibiliteten af ​​kirurgiske implantater, som dem der bruges i tandplejen.

Det igangværende LASER4FUN-projekt (European Esrs Network On Short Pulsed Laser Micro/Nanostructuring Of Surfaces) har til formål at "strukturere overflader, der indlejrer egenskaber til industrielle applikationer, " ifølge CORDIS. Den fokuserer på "interaktionen af ​​laserenergi med flere materialer (metaller, halvledere, polymerer, briller og avancerede materialer) og på nye overfladefunktioner som tribologi, æstetik og fugtbarhed." Et andet formål med projektet er at skabe et internationalt uddannelsesnetværk for tidlige forskere inden for metalbearbejdning.