Ausgangssituation

Scannergeführte Laserstrahlung ist ein leistungsfähiges Werkzeug zur gezielten und lokal aufgelösten Modifikation von Oberflächen. Neben der Strukturierung können durch den Laserprozess Verunreinigungen sowie Oxid- und Deckschichten selektiv entfernt oder gezielt verändert werden, ohne signifikanten Wärmeeintrag in das Substrat.

Laserfunktionalisierte Oberflächen zeigen jedoch häufig ein zeitabhängiges Alterungsverhalten, das sich unter anderem in Änderungen der Oberflächenenergie und der chemischen Zusammensetzung äußert. Diese Veränderungen werden durch Umgebungseinflüsse wie Luft, Feuchtigkeit oder Temperatur beeinflusst und sind für zahlreiche technische Anwendungen von hoher Relevanz. Ein fundiertes Verständnis dieser Degradations- und Alterungsmechanismen ist daher essenziell, um laserbasierte Oberflächenprozesse gezielt und reproduzierbar einsetzen zu können.

Aufgabenstellung

Ziel der Arbeit ist die experimentelle Untersuchung und Charakterisierung der Alterung bzw. Degradation laserbehandelter Oberflächen. Im Fokus stehen Leiterplattenmaterialien (Kupfer) sowie metallische Werkstoffe wie Stahl und Aluminium.

Untersucht wird, wie sich die Oberflächenenergie und die Oberflächenchemie nach der Laserbearbeitung in Abhängigkeit der Zeit sowie unter definierten Umgebungseinflüssen verändern. Dabei soll der Zusammenhang zwischen physikalischer Oberflächenstruktur, chemischer Zusammensetzung und Benetzungsverhalten systematisch analysiert werden. Hierzu soll eine kontrollierte Alterungsumgebung aufgebaut und genutzt werden.

Arbeitsschwerpunkte

• Einarbeitung in den Stand der Technik zur laserbasierten Oberflächenfunktionalisierung und Oberflächenalterung

• Laserbearbeitung von Kupfer-, Stahl- und Aluminiumoberflächen mit einem gepulsten Ytterbium-dotierten Faserlaser

• Untersuchung zeitlicher Alterungseffekte sowie von Umgebungseinflüssen auf laserbehandelte Oberflächen

• Bestimmung der Oberflächenenergie mittels Kontaktwinkelmessungen

• Charakterisierung der Oberflächenmorphologie und -chemie mittels

  • Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und EDX

  • Profilometrie

• Vergleich mit

• Analyse des Zusammenhangs zwischen Oberflächenstruktur, chemischer Zusammensetzung und Oberflächenenergie

• Dokumentation und wissenschaftliche Auswertung der Ergebnisse

Kategorien:

Kontakt: