As superfícies dos materiais podem ter uma enorme influência em sua função. Se as propriedades externas forem alteradas, isso também expande a gama de aplicações possíveis. É por isso que os cientistas de materiais da Friedrich Schiller University Jena (Alemanha) estão pesquisando como podem adaptar as superfícies de diferentes materiais usando a tecnologia de laser. Eles estão focando principalmente em estruturas de superfície periódicas induzidas por laser, também conhecido como LIPSS. Este método pode ser usado para criar estruturas particularmente minúsculas. Eles relatam um sucesso muito especial neste campo na revista comercial de renome internacional Carbono .

"Quando uma superfície é irradiada com um laser de femtossegundo - um laser com pulsos de luz muito curtos e intensos - estruturas características são formadas no ponto onde o feixe de laser atinge a superfície, "explica o Dr. Stephan Gräf do Instituto Otto Schott de Pesquisa de Materiais da Universidade de Jena." Os efeitos de interferência neste ponto focal criam o LIPSS. "Essas estruturas são muito menores do que aquelas alcançadas usando a estruturação de laser normal porque um feixe de laser não pode ser focado como pequeno conforme desejado. O tamanho das estruturas depende, entre outros parâmetros, na intensidade do laser e no comprimento de onda do laser usado. Com base em um ajuste cuidadoso dos parâmetros do feixe de laser, as estruturas podem ser fabricadas de forma quase personalizada. Grandes áreas do padrão periódico podem ser implementadas escaneando toda a superfície com o feixe de laser.

Agora, mesmo em superfícies fortemente curvas

Geralmente, o método funciona em muitas classes diferentes de materiais; Contudo, até agora, só podia ser aplicado em superfícies planas. Os cientistas de Jena agora conseguiram produzir estruturas periódicas induzidas por laser em superfícies fortemente curvas. "Nós percebemos LÁBIOS na superfície de fibras de carbono finas de cerca de dez micrômetros - seu diâmetro é pouco maior do que as próprias estruturas, "diz Gräf." Além disso, fomos capazes de sobrepor diferentes tipos de estruturas e, portanto, dar forma hierárquica à superfície. "

Essas descobertas atuais fornecerão possibilidades completamente novas em aplicações práticas. Por exemplo, as fibras de carbono são incorporadas em outros materiais, como polímeros para a fabricação de materiais compostos. Para melhorar a resistência dos materiais compostos, Eles têm, até agora, tratado com produtos químicos, por exemplo. Graças a LIPSS, sua topografia de superfície agora pode ser alterada especificamente para que a ancoragem entre o polímero e as fibras incorporadas possa ocorrer.

Materiais mais duráveis

Além disso, as estruturas atuam como uma rede de difração óptica. Eles permitem que o comportamento de reflexão e absorção da luz nas superfícies seja alterado de uma maneira específica. O mesmo também se aplica à difração de luz. Com base nas chamadas 'cores estruturais, "é possível projetar superfícies coloridas de maneira seletiva. Como resultado, estruturas de superfície periódicas induzidas por laser ganham crescente interesse para aplicações ópticas.

E LIPSS também influencia positivamente a durabilidade dos materiais:"Ao alterar a topografia da superfície, o coeficiente de atrito pode ser reduzido e o desgaste pode, portanto, ser evitado, "diz o cientista de materiais Gräf da Universidade de Jena." Por exemplo, implantes mais duráveis ​​poderiam ser desenvolvidos dessa forma. ”Além disso, as propriedades de umedecimento dos materiais podem ser alteradas dessa forma. Eles podem, portanto, ser projetados para serem mais hidrofóbicos ou hidrofílicos.