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Mehrstrahlinterferenz zur direkten, großflächigen Nanostrukturierung durch Laserablation

ISBN: 978-3-86359-515-9

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Kurzübersicht

Thema dieser Arbeit ist die systematische Untersuchung der Mehrstrahlinterferenz für die direkte Strukturierung von Materialien durch Laserablation. Im ersten Schritt wird eine theoretische Analyse der Anforderungen für den direkten Abtrag vorgenommen. Im nächsten Schritt wird als Bindeglied zwischen Theorie und Experiment ein Messverfahren zur Bestimmung des effektiven Interferenzkontrastes entwickelt. Anschließend wird die experimentelle Strukturierung von verschiedenen Materialien untersucht.

Mehrstrahlinterferenz zur direkten, großflächigen Nanostrukturierung durch Laserablation

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Details

Die Funktionalisierung von Oberflächen ist eine der Schlüsseltechnologien für die Realisierung neuer innovativer Produkte. Durch die enorme Bandbreite der möglichen Funktionalisierungen ergeben sich Anwendungen in den verschiedensten Marktbereichen. So können z.B. die Effizienz von Solarmodulen durch die Reduzierung von Reflexionen signifikant erhöht, der Verbrauch und die Lebensdauer von Motoren durch Reibungsminimierung optimiert oder selbstreinigende Oberflächen durch Änderung der Benetzungseigenschaften erzielt werden. Für die Umsetzung der Funktionalisierungen sind zumeist Strukturen im Größenbereich von einigen Mikrometern bis wenigen Nanometern erforderlich. Die Herausforderung bei der Erzeugung einer spezifischen Oberflächenfunktionalisierung liegt daher nicht nur in der Entwicklung und Auslegung der dafür notwendigen Strukturen, sondern ebenso in einer wirtschaftlich sinnvollen Fertigung dieser Nanostrukturen. Die vorhandenen Verfahren mit ausreichender Auflösung wie Lithographie sind in der Regel nicht wirtschaftlich anwendbar.
Die direkte Strukturierung von Oberflächen mit Mehrstrahlinterferenz (MBI) in Kombination mit Kurz- oder Ultrakurzpuls-Lasern hat das Potential dies zu ändern. Durch die Verwendung von Ultrakurzpuls(UKP)-Lasern mit entsprechend hohen Pulsleistungen kann MBI weitgehend materialunabhängig eingesetzt werden, wodurch auch gehärtete Materialen wie Werkzeugeinsätze bearbeitet werden können, wo klassische Verfahren nur begrenzt oder nicht angewandt werden können.
Gegenstand dieser Arbeit ist die systematische Untersuchung der Mehrstrahlinterferenz für die direkte Strukturierung von Materialoberflächen durch Laserablation. Im ersten Schritt wird zunächst eine theoretische Analyse der Eigenschaften der Mehrstrahlinterferenz hinsichtlich der Anforderungen des direkten Materialabtrags vorgenommen und die zentralen Kriterien Interferenzkontrast und Phasenstabilität abgeleitet. Im nächsten Schritt wird als ein zentrales Element dieser Arbeit ein neues Messverfahrens zur Bestimmung des effektiven Interferenzkontrasts entwickelt, wodurch ein quantitativer Vergleich der experimentellen Ergebnisse zur Theorie und eine zielgerichtete Optimierung des Prozesses ermöglicht werden. Anschließend wird im letzten Teil dieser Arbeit die Strukturierung von Polyimid, Werkzeugstahl und Hartschichten mit KP- und UKP-Lasern mit dem zuvor optimierten Setup untersucht.

Zusatzinformation

Autor Steger, Michael
ISBN/Artikelnr. 978-3-86359-515-9
Gewicht 0.235 kg
Erscheinungsdatum 23.05.2017
Lieferzeit 3-4 Tage
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