Les surfaces des matériaux peuvent avoir une énorme influence sur leur fonction. Si les propriétés externes sont modifiées, cela élargit également la gamme d'applications possibles. C'est pourquoi les scientifiques des matériaux de l'Université Friedrich Schiller d'Iéna (Allemagne) étudient comment ils peuvent adapter les surfaces de différents matériaux à l'aide de la technologie laser. Ils se concentrent principalement sur les structures de surface périodiques induites par laser, également connu sous le nom de LIPSS. Cette méthode peut être utilisée pour créer des structures particulièrement minuscules. Ils rendent compte d'un succès très particulier dans ce domaine dans la revue professionnelle de renommée internationale Carbone .

"Lorsqu'une surface est irradiée avec un laser femtoseconde - un laser avec des impulsions lumineuses très courtes et intenses - des structures caractéristiques se forment à l'endroit où le faisceau laser frappe la surface, " explique le Dr Stephan Gräf de l'Institut de recherche sur les matériaux Otto Schott de l'Université d'Iéna. " Les effets d'interférence à ce point focal créent le LIPSS. " Ces structures sont beaucoup plus petites que celles atteintes avec une structuration laser normale car un faisceau laser ne peut pas être focalisé comme petit comme souhaité.La taille des structures dépend, entre autres paramètres, sur l'intensité laser et la longueur d'onde laser utilisée. Sur la base d'un ajustement minutieux des paramètres du faisceau laser, les structures peuvent être fabriquées de manière presque sur mesure. De grandes zones du motif périodique peuvent être mises en œuvre en balayant toute la surface avec le faisceau laser.

Maintenant même sur des surfaces fortement incurvées

Généralement, la méthode fonctionne sur de nombreuses classes différentes de matériaux; cependant, jusqu'à présent, il ne pouvait être appliqué que sur des surfaces planes. Les scientifiques d'Iéna ont maintenant réussi à produire des structures périodiques induites par laser sur des surfaces fortement incurvées. "Nous avons réalisé le LIPSS à la surface de fibres de carbone fines d'une dizaine de micromètres - leur diamètre n'est guère plus grand que les structures elles-mêmes, " dit Gräf. " De plus, nous avons pu superposer différents types de structures et donc hiérarchiser la surface."

Ces découvertes actuelles offriront des possibilités complètement nouvelles dans les applications pratiques. Par exemple, les fibres de carbone sont noyées dans d'autres matériaux tels que des polymères pour la fabrication de matériaux composites. Pour améliorer la résistance des matériaux composites, ils ont, jusqu'à maintenant, été traité avec des produits chimiques, par exemple. Grâce à LIPSS, leur topographie de surface peut maintenant être spécifiquement modifiée afin que l'ancrage entre le polymère et les fibres noyées puisse avoir lieu.

Des matériaux plus durables

En outre, les structures agissent comme un réseau de diffraction optique. Ils permettent de modifier de manière spécifique le comportement de réflexion et d'absorption de la lumière sur les surfaces. Il en va de même pour la diffraction de la lumière. Sur la base de ce qu'on appelle les «couleurs structurelles, " il est possible de concevoir des surfaces sélectivement en couleur. les structures de surface périodiques induites par laser suscitent un intérêt croissant pour les applications optiques.

Et LIPSS influence aussi positivement la durabilité des matériaux :« En changeant la topographie de surface, le coefficient de frottement peut être réduit et l'usure peut ainsi être évitée, " dit le scientifique des matériaux Gräf de l'université d'Iéna. "Par exemple, des implants plus durables pourraient ainsi être développés. les propriétés de mouillage des matériaux peuvent ainsi être modifiées. Ils peuvent donc être conçus pour être plus hydrophobes ou hydrophiles.