Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Von der Eisfläche zum Hagelschauer

12.09.2005


Vorne ist deutlich eine Delle in der berechneten gelben Kohlenstoffschicht zu erkennen. Auf der hinteren blauen wurden 4 000 der roten Atome deponiert - das Loch füllt sich also und die Schicht wird insgesamt glatter.


Schichten aus diamantähnlichem Kohlenstoff sind sehr reibungsarm, weil superglatt. Daher appliziert man sie auf nahezu jede Festplatte und viele Maschinenteile. In einer Fachpublikation wird erstmals schlüssig geklärt, warum aufwachsende Schichten nicht rau werden.


Eine Werkstoffklasse, die in den vergangenen Jahren eine steile Karriere hinlegte, beruht auf ganz gewöhnlichem Kohlenstoff. Verantwortlich für diesen Erfolg sind verschiedene Verfahren, mit deren Hilfe das sechste Element des Periodensystems über Kohlenstoffelektroden oder aus gasförmigen Verbindungen im Plasma sehr kontrolliert auf festen Oberflächen abgeschieden werden kann. "Sehr kontrolliert" meint dabei die Kristallstruktur: Je nach Prozessbedingungen wächst eine amorphe, also atomar ungeordnete Schicht, kristalliner Graphit oder Diamant auf. Gerade die amorphen gewinnen zunehmend an Bedeutung, da bei ihnen die Schichthärte zwischen graphitisch und diamantähnlich (diamond like carbon, DLC) beliebig eingestellt werden kann. Ein weiterer Grund für die Karriere des amorphen Kohlenstoffs liegt in seiner Fähigkeit, ultraglatte und damit reibungsarme und verschleißfeste Schichten zu bilden. Damit hat DLC ein breites Spektrum von Anwendungen erobert. Es reicht von Beschichtungen für Computerfestplatten, kratzfesten Gläsern, reibenden Maschinenteilen bis zu widerstandsfähigen Bohrern, Fräsköpfen und anderen Werkzeugen.

Um solche und andere Schichten in ihrem Aufbau optimieren zu können, wollen Forscher verstehen, auf welche Weise sich die Atome auf der Oberfläche abscheiden. Ein Teilaspekt: Warum sind DLC-Schichten derartig glatt? Die bisherige mechanistische Vorstellung geht von einer lokalen Erwärmung der Schicht aus: Ein Atom trifft auf die Oberfläche und überträgt seine kinetische Energie auf die Nachbarn. Dies führt zu einem sehr kurzfristigen "Schmelzen", mit der Folge, dass kleine Erhebungen eingeebnet werden. "Wir konnten rechnerisch und im Experiment nachweisen, dass die Vorstellung ?heißes Bügeleisen auf Eisfläche? nicht haltbar ist", fasst Michael Moseler vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM seine Ergebnisse zusammen. "Der Vorgang gleicht viel eher einem ?erosiven Hagelschauer?. Wir haben damit einen universellen Glättungsmechanismus gefunden, der nicht nur bei Kohlenstoff, sondern auch bei amorphem Silizium und Metalloxiden auftritt. Diese Erkenntnisse sind so weitreichend, dass wir sie in der Septemberausgabe der Zeitschrift Science publiziert haben."


Eine wachsende DLC-Schicht gleicht einer nanoskopischen Schneelandschaft. Der Atomhagel verursacht Nanolawinen auf den Hängen. Dadurch werden die Berge nach und nach in die Täler erodiert, was letztendlich zur Glättung der Schicht führt. "Diese Erkenntnis ist sehr wichtig, um nanostrukturierte Oberflächen gezielt herstellen zu können", resümiert Moseler.

Marion Horn | idw
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de

Weitere Berichte zu: Atom Eisfläche Hagelschauer Kohlenstoff Schicht

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Fraunhofer-Forscher entwickeln Messanlage für ZF-Werk in Saarbrücken
21.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP

nachricht Startschuss für EU-Projekt: Charakterisierung der Schweißraupe für adaptives Laserauftragschweißen
15.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Metamaterial mit Dreheffekt

Mit 3D-Druckern für den Mikrobereich ist es Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gelungen ein Metamaterial aus würfelförmigen Bausteinen zu schaffen, das auf Druckkräfte mit einer Rotation antwortet. Üblicherweise gelingt dies nur mit Hilfe einer Übersetzung wie zum Beispiel einer Kurbelwelle. Das ausgeklügelte Design aus Streben und Ringstrukturen, sowie die zu Grunde liegende Mathematik stellen die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Science vor.

„Übt man Kraft von oben auf einen Materialblock aus, dann deformiert sich dieser in unterschiedlicher Weise. Er kann sich ausbuchten, zusammenstauchen oder...

Im Focus: Proton-Rekord: Magnetisches Moment mit höchster Genauigkeit gemessen

Hochpräzise Messung des g-Faktors elf Mal genauer als bisher – Ergebnisse zeigen große Übereinstimmung zwischen Protonen und Antiprotonen

Das magnetische Moment eines einzelnen Protons ist unvorstellbar klein, aber es kann dennoch gemessen werden. Vor über zehn Jahren wurde für diese Messung der...

Im Focus: New proton record: Researchers measure magnetic moment with greatest possible precision

High-precision measurement of the g-factor eleven times more precise than before / Results indicate a strong similarity between protons and antiprotons

The magnetic moment of an individual proton is inconceivably small, but can still be quantified. The basis for undertaking this measurement was laid over ten...

Im Focus: Reibungswärme treibt hydrothermale Aktivität auf Enceladus an

Computersimulation zeigt, wie der Eismond Wasser in einem porösen Gesteinskern aufheizt

Wärme aus der Reibung von Gestein, ausgelöst durch starke Gezeitenkräfte, könnte der „Motor“ für die hydrothermale Aktivität auf dem Saturnmond Enceladus sein....

Im Focus: Frictional Heat Powers Hydrothermal Activity on Enceladus

Computer simulation shows how the icy moon heats water in a porous rock core

Heat from the friction of rocks caused by tidal forces could be the “engine” for the hydrothermal activity on Saturn's moon Enceladus. This presupposes that...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Forschungsschwerpunkt „Smarte Systeme für Mensch und Maschine“ gegründet

24.11.2017 | Veranstaltungen

Schonender Hüftgelenkersatz bei jungen Patienten - Schlüssellochchirurgie und weniger Abrieb

24.11.2017 | Veranstaltungen

Kinderanästhesie aktuell: Symposium für Ärzte und Pflegekräfte

23.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Treibjagd in der Petrischale

24.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Riesen-Drehmomentsensor aus der PTB bringt Präzision vom Labor in den Prüfstand

24.11.2017 | Energie und Elektrotechnik

Projekt RadVerS – Welcher Radfahrtyp sind Sie?

24.11.2017 | Verkehr Logistik