Keine Fingerabdrücke oder Schmutz am Kühlschrank dank neuer Lasertechnologie
Ist eine Reinigung von Ofen oder Kühlschrank ohne Reinigungsmittel überhaupt möglich? Nach Meinung der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts LAMPAS (High throughput Laser structuring with Multiscale Periodic feature sizes for Advanced Surface Functionalities) schon. Ein neues Lasersystem, das durch das Projektteam entwickelt wurde, hat das Potenzial, Metall so zu bearbeiten, dass kein Wasser, Schmutz oder Fett daran anhaften kann. Durch die Einführung fettabweisender und antibakterieller Eigenschaften in Blech könnte die leistungsstarke Lasertechnologie dazu führen, dass Spülmaschinen und Kühlschränke in Zukunft mit flüssigkeitsabweisenden Oberflächen ausgestattet sind. Laut einer Pressemitteilung, die auf der LAMPAS-Projektwebsite veröffentlicht wurde, erzeugt der Laser eine amphiphobe Oberfläche auf dem Metall, die Wasser und Öl abweist. Die winzigen „Zacken“ oder „Hügel“ der laserstrukturierten Metalloberfläche verhindern, dass Schmutz und Flüssigkeiten an der Oberfläche anhaften, während ähnliche Mikro- bzw. Nanostrukturen die Ansammlung von Bakterien mindern. Die wasser- und bakterienabweisende Bearbeitung von Blech ist kein neues Konzept, die Prävention der Anhaftung von Fingerabdrücken an einer Metalloberfläche dagegen schon. „Wir bearbeiten Blech, um Charakteristika zu erhalten, die wir bei LAMpAS als ,Anti-Fingerabdruck‘-Eigenschaften bezeichnen“, beobachtet Dr. Francesca Moglia von Projektpartner European Photonics Industry Consortium in der gleichen Pressemitteilung. „Falls wir dieses Metall an der Außenseite eines Kühlschranks, eines Ofens oder einer Küchenoberfläche verwenden, müssten die Benutzenden nicht so häufig Finger- oder Handabdrücke entfernen – sodass der Kühlschrank immer strahlend sauber bleibt. Die Bearbeitung von Oberflächen mit einer speziellen Laserbestrahlung und Strahlenübertragungssystemen zur Verbesserung ihrer antibakteriellen Eigenschaften öffnet neue Grenzen bei den Anwendungsmöglichkeiten. LAMpAS nutzt ultrakurz gepulste Hochleistungs-Laser, um eine raue Mikrotopographie auf Blech zu erzeugen, die verursacht, dass Flüssigkeiten über die Oberfläche ,gleiten‘, wodurch die Bildung eines Biofilms verringert wird.”
Technische Anwendungsmöglichkeiten
Die Forschenden stimmen Bleche auf die Verwendung für verschiedene Anwendungen ab. „Wir zielen auf dazugehörige Anwendungsfälle ab: medizinische Oberflächen in Kliniken wie antibakterielle Oberflächen aus Edelstahl; Verpackungsmaschinen in der Arzneimittelindustrie, die desinfiziert werden müssen; Maschinen im Lebensmittelverarbeitungssektor, die kontinuierlich gereinigt werden müssen und bei denen die Hygiene entscheidend ist“, erklärt Prof. Dr. Andrés Fabián Lasagni von der Technischen Universität Dresden, welche das Projekt koordiniert. Obwohl das Laserverfahren derzeit ausschließlich auf Metall angewandt wird, kann es auch bei Materialien wie Glas und Kunststoff eingesetzt werden. „Alles, was der umfassenden Hygiene bedarf, wird erheblich von antibakteriellen Oberflächen wie in klinischen und chirurgischen Umgebungen profitieren, die während operativer Eingriffe kontinuierlich gereinigt werden müssen.“
Die industrielle Fertigung als Ziel
Die Metalloberflächen werden unter Verwendung von Photonikgeräten bearbeitet und letztlich sollen selbstreinigende Bleche industriell hergestellt werden. „Die Idee, Photonikgeräte oder Hochleistungs-Laser zur Erzeugung winziger Strukturen auf Metall zu verwenden, ist nichts Neues, war jedoch immer zu kostspielig in der Herstellung und zu zeitaufwändig“, erklärt Prof. Dr. Lasagni. „Unser Lasersystem wird es uns ermöglichen, über einen Quadratmeter pro Minute zu bearbeiten, um einen potenziell wachsenden Markt abzudecken, der allein im Haushaltsgerätesektor jährlich neunstellige Umsatzsatzahlen erreichen könnte. Mit unserem innovativen DLIP-Polygonscannerkopf (Direct Laser Interference Patterning) werden wir in der Lage sein, Metall mit einer neuartigen 1,5 kW PS-Laserquelle zu behandeln, die Scanning-Geschwindigkeiten von über 100 m/s aufweist”, erklärt er weiter. Die Technologie von LAMPAS wird dabei helfen, die steigende Nachfrage nach erschwinglichen Produkten mit neuartigen Oberflächenleistungen zu erfüllen. Das dreieinhalbjährige Projekt endet im Juni 2022. Weitere Informationen: LAMPAS-Projektwebsite
Schlüsselbegriffe
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