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Photolubrikation: Strahlungsinduzierte, reversible und irreversible Änderung von Reibung und Adhäsion


Kurzfassung

Gefördert von der Baden-Württemberg Stiftung gGmbH haben Wissenschaftler des KIT (Karlsruher Institut für Technologie) und der Universität Ulm ein Verfahren entwickelt, mit dem die Reibungs- und Adhäsionseigenschaften von Oberflächen gezielt durch Bestrahlung mit Licht beeinflusst werden können. Je nach Anwendung kann die Veränderung dabei irreversibel erfolgen, d. h. die Eigenschaften werden mit einer örtlichen Auflösung im Nanometerbereich einmalig eingestellt, oder auch reversibel, wodurch eine Umschaltung zwischen einem maximalen und einem minimalen Reibungskoeffizienten im laufenden Prozess möglich wird. Damit eröffnet das Verfahren neue Möglichkeiten für photoaktivierbare oder photoschaltbare Anwendungen – auch in der Mikro- und Nanosystemtechnik.


Hintergrund

 

Für viele technische Komponenten ist eine genau definierte und reproduzierbare Einstellung von Reibung und Adhäsion an den Grenzflächen wesentlich. Herkömmlich wird dies durch die Verwendung geeigneter Oberflächen und/oder Schmiermittel erreicht.


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Problemstellung

Was herkömmliche Verfahren nicht leisten, ist eine gezielte Einstellung oder auch Korrektur des Reibungskoeffizienten im Betrieb (tailor-made friction oder tailor-made lubrication) bzw. eine zeit- oder ortsabhängige Änderung der Grenzflächeneigenschaften im laufenden Prozess.


Lösung

Die Forscher realisierten nun schaltbare Grenzflächen durch deren Beschichtung mit funktionellen Gruppen, die bspw. auf Licht einer bestimmten Wellenlänge spontan mit einer Konfigurationsänderung reagieren. Zu einem bestimmten Zeitpunkt kann dann an exakt definierbaren Punkten bestrahlt und so eine lokale oder auch flächige Änderung der Reibungs- und Adhäsionseigenschaften erzielt werden. Je nach Beschichtungsmaterial und verwendeter Wellenlänge kann die Änderung irreversibel oder reversibel sein (Ablösung oder Umschaltung von funktionalen Gruppen). Reibungskoeffizient und Adhäsionskraft können je nach verwendetem Material gemeinsam oder auch getrennt voneinander manipuliert werden.


Vorteile

  • Lokale und zeitlich definierte Änderung der Reibungs- und Adhäsionseigenschaften
  • Anregung durch Elektronenstrahlung oder elektromagnetische Strahlung, wie Licht, UV-Licht, IR-Strahlung, …
  • Reibungs- und Adhäsionseigenschaften unabhängig voneinander einstellbar (irreversibel oder reversibel)
  • Kontrolle und Regelung von Reibung und Adhäsion im laufenden Prozess möglich

    Anwendungsbereiche

    Damit eröffnen sich ganz neue Möglichkeiten für unterschiedlichste Bereiche, wie bspw. die Mikro- und Nanosystemtechnik. Anwendungsbeispiele sind das Bremsen oder Lösen von Lagern und photomodulierte mechanische Kupplungen, eine Beeinflussung der Viskosität von Schmiermitteln im laufenden Betrieb oder auch ein Sortiersystem, bei dem sich unterschiedliche Objekte automatisch durch Haftung an den Kontaktflächen assemblieren oder durch Lichtimpulse gezielt aussortiert werden können.


    Service

    Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwertung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Lizenznahme.


    Technologie-Lizenz-Büro (TLB) der Baden-Württembergischen Hochschulen GmbH

    Anne Böse
    + 49 721 790 040
    boese@tlb.de
    www.tlb.de
    Adresse
    Ettlinger Straße 25
    76137 Karlsruhe



    Entwicklungsstand

    Machbarkeit


    Patentsituation

    • US 2008/0312109 A1 erteilt
    • JP 2009-505084 erteilt
    • CA 2 617 713 A1 erteilt
    • CH - EP 1 915 565 A1 erteilt
    • DE - EP 1 915 565 A1 erteilt
    • FR - EP 1 915 565 A1 erteilt
    • GB - EP 1 915 565 A1 erteilt

    Stichworte

    Schmierstoff, veränderlicher Reibungskoeffizient, veränderliche Adhäsionskraft, einstellbar, photoschaltbar, photoaktivierbar

    Kontakt | Geschäftsstelle

    TransferAllianz e. V.
    Christiane Bach-Kaienburg
    (Geschäftsstellenleiterin)

    c/o PROvendis GmbH
    Schloßstr. 11-15
    D-45468 Mülheim an der Ruhr