Funktionale Oberflächen durch Mikrostrukturierung
Mikrostrukturierte Oberfläche mit selbstreinigender Wirkung unter dem Rasterelektronenmikroskop, Periode 10 µm
Künstliche Mottenaugenstruktur
Hannover Messe 2000, Halle 6/F 04
Funktionale mikrostrukturierte Oberflächen sind das Thema des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE auf dem "Oberflächentechnik"-Stand der Fraunhofer-Gesellschaft auf der Hannover Messe, Halle 6, Stand F 04. Gezeigt wird das Beispiel einer durch Mikrostrukturierung ihrer Oberfläche entspiegelte Fresnel-Linse für die Verwendung in Overhead-Projektoren und Beamern sowie weitere Möglichkeiten der Mikrostrukturierung zur Erzielung von Oberflächeneffekten.
Das Fraunhofer ISE arbeitet seit mehreren Jahren in einem Forschungsverbund mit den Fraunhofer-Instituten für Silicatforschung ISC und Werkstoffmechanik IWM an der Entspiegelung von Glas oder Kunststoff. Die Oberfläche wird mit nur wenige Nanometer großen Strukturen versehen, die so fein sind, dass sie vom Licht nicht aufgelöst, daher auch mit den Augen nicht wahrgenommen werden. Die gezielt aufgebrachten Mikrostrukturen - nach dem Vorbild aus der Natur Mottenaugenstrukturen genannt - sorgen beispielsweise dafür, dass mehr Licht durch die Fresnellinse gelangt.
Das Herstellungsverfahren für mikrostrukturierte Linsen ist mehrstufig: Zuerst wird durch holographische Belichtung eine Prägeform gefertigt. Bei der Belichtung werden zwei Laserstrahlen überlagert. Das entstehende Muster wird auf einen photoempfindlichen Lack belichtet. Durch eine 90-Grad-Drehung der Photolackplatte und eine zweite Belichtung bilden sich nach der Entwicklung des Photolacks die winzigen dreidimensionalen Strukturen, die denen der Mottenaugencornea ähnlich sind. Wie mit einem Stempel werden die Strukturen anschließend von der Firma Fresnel Optics GmbH auf die Kunststofffresnellinse abgeformt. Am Fraunhofer ISE können Prägestempel in einer Größe von 40 auf 40 Zentimetern hergestellt werden. Damit lassen sich auch große Flächen schnell und kostengünstig entspiegeln.
Ein weiteres Beispiel für eine funktionale Oberfläche ist die Schmutzabweisung, ein Effekt, dessen Grundlagen ebenfalls dem Vorbild Natur abgeschaut wurden. Der Bonner Botaniker Prof. Wilhelm Barthlott deckte das Geheimnis der Lotusblume auf. Die Freiburger Forscher entwickeln mit der Firma CREAVIS GmbH die Übertragung des Selbstreinigung-Effektes auf Kunststoffoberflächen.
Die Antischmutzwirkung beruht auf zwei Effekten: Mikrostruktur und wasserabstoßende - hydrophobe - Oberfläche. Die Mikrostruktur vermindert die Kontaktfläche des Schmutzes. Beides zusammen führt dazu, dass bei der selbstreinigenden Oberfläche der Schmutz nur locker aufliegt und von den schnell ablaufenden Wassertropfen leicht mitgenommen wird.
Hannover Messe 20.-25. März 2000
Fraunhofer-Gemeinschaftsstand 'Oberflächentechnik'
Halle 6, Stand F 04
Weitere Informationen:
Karin Schneider, Presse und Public Relations, Fraunhofer ISE
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