Las superficies de los materiales pueden tener una enorme influencia en su función. Si se cambian las propiedades externas, esto también amplía la gama de posibles aplicaciones. Es por eso que los científicos de materiales de la Universidad Friedrich Schiller de Jena (Alemania) están investigando cómo pueden adaptar las superficies de diferentes materiales utilizando tecnología láser. Se centran principalmente en estructuras superficiales periódicas inducidas por láser, también conocido como LIPSS. Este método se puede utilizar para crear estructuras particularmente pequeñas. Informan sobre un éxito muy especial en este campo en la revista comercial de renombre internacional Carbón .

"Cuando se irradia una superficie con un láser de femtosegundos, un láser con pulsos de luz muy cortos e intensos, se forman estructuras características en el punto donde el rayo láser golpea la superficie, "explica el Dr. Stephan Gräf del Instituto Otto Schott de Investigación de Materiales de la Universidad de Jena." Los efectos de interferencia en este punto focal crean el LIPSS. "Estas estructuras son mucho más pequeñas que las que se alcanzan con la estructura láser normal porque un rayo láser no puede enfocarse como pequeño como se desee. El tamaño de las estructuras depende, entre otros parámetros, en la intensidad del láser y la longitud de onda del láser utilizada. Basado en un cuidadoso ajuste de los parámetros del rayo láser, las estructuras se pueden fabricar casi a medida. Se pueden implementar grandes áreas del patrón periódico escaneando toda la superficie con el rayo láser.

Ahora incluso en superficies muy curvadas

Generalmente, el método funciona en muchas clases diferentes de materiales; sin embargo, hasta ahora solo se podía aplicar a superficies planas. Los científicos de Jena ahora han logrado producir estructuras periódicas inducidas por láser en superficies fuertemente curvadas. "Nos hemos dado cuenta de LIPSS en la superficie de unas fibras de carbono delgadas de diez micrómetros; su diámetro es apenas mayor que el de las estructuras mismas, "dice Gräf." Además, pudimos superponer diferentes tipos de estructuras y por lo tanto dar forma jerárquica a la superficie ".

Estos hallazgos actuales proporcionarán posibilidades completamente nuevas en aplicaciones prácticas. Por ejemplo, Las fibras de carbono están incrustadas en otros materiales como los polímeros para la fabricación de materiales compuestos. Para mejorar la resistencia de los materiales compuestos, ellos tienen, hasta ahora, sido tratado con productos químicos, por ejemplo. Gracias a LIPSS, la topografía de su superficie ahora puede modificarse específicamente para que pueda tener lugar el anclaje entre el polímero y las fibras incrustadas.

Materiales más duraderos

Además, las estructuras actúan como una rejilla de difracción óptica. Permiten modificar de forma específica el comportamiento de reflexión y absorción de la luz sobre superficies. Lo mismo se aplica también a la difracción de la luz. Basado en los llamados 'colores estructurales, "Es posible diseñar superficies en color de forma selectiva. Como resultado, Las estructuras superficiales periódicas inducidas por láser ganan un interés cada vez mayor para las aplicaciones ópticas.

Y LIPSS también influye positivamente en la durabilidad de los materiales:"Al cambiar la topografía de la superficie, el coeficiente de fricción se puede reducir y, por lo tanto, se puede evitar el desgaste, "dice el científico de materiales Gräf de la Universidad de Jena". Por ejemplo, de esta forma se podrían desarrollar implantes más duraderos ". Además, las propiedades humectantes de los materiales se pueden cambiar de esta manera. Por tanto, pueden diseñarse para que sean más hidrófobos o hidrófilos.