Liebe Leserinnen und Leser,

durch zukunftsorientiertes Forschen und Entwickeln auf dem Gebiet der Oberflächenfunktionalisierung entstehen kontinuierlich produktivere, kostengünstigere und teilweise neuartige Herstellungsverfahren. Mit diesen lassen sich bestehende Produkte optimieren, innovative Produkte realisieren und neue Forschungsfelder, etwa die Nano- und Biotechnologie, erschließen.

Insbesondere Technologien zur gezielten Modifizierung von Oberflächen nehmen dabei eine zentrale Rolle ein. Durch das definierte Einstellen der Oberflächenchemie, das Aufbringen von Beschichtungen und oder die gezielte Gestaltung der Oberflächentopographie können auf unterschiedlichen Materialien anwendungsspezifische Substrateigenschaften eingestellt werden. Dazu zählen unter anderem chemische Beständigkeit, Verschleißresistenz oder magnetische Eigenschaften.

Die Anpassung der Oberflächenchemie erfolgt durch ein kontrolliertes Verändern der chemischen Zusammensetzung. Der Einbau ausgewählter Elemente oder funktioneller Gruppen in die Substratoberfläche bewirkt die gewünschten Effekte und führt zu einer gezielten Verbesserung der Oberflächeneigenschaften. Auch die Herstellung von Beschichtungen stellt einen etablierten Weg dar, definierte Oberflächenfunktionen bereitzustellen.

Neuartige erweiterte Beschichtungs- und Hybridprozesse ermöglichen heute das Abscheiden verschiedenster innovativer Schichten und Schichtsysteme auf nahezu allen Substratmaterialien, darunter Metalle, Keramiken, Polymere und Verbundwerkstoffe. Die resultierenden Oberflächeneigenschaften werden dabei nicht nur durch das Schichtmaterial selbst bestimmt, sondern in hohem Maße auch durch dessen Struktur. Der Einsatz von Nanoschichten, Nanokompositen oder dotierten Schichten erlaubt es, die Funktionalität von Materialoberflächen gezielt zu erweitern und damit ihr Anwendungspotenzial deutlich zu erhöhen.

Neben der Veränderung der Materialzusammensetzung an der Oberfläche dient auch die gezielte Gestaltung spezieller Topographien der Anpassung von Oberflächeneigenschaften. Hierzu werden funktionale Mikro- und Nanostrukturen auf Materialoberflächen erzeugt. Biologische Vorbilder liefern in diesem Zusammenhang immer wieder neue Inspirationen für Oberflächenstrukturen mit selbstreinigenden, antibakteriellen oder tribologischen Eigenschaften. Der Fortschritt in der Präzisionstechnologie hat wesentlich dazu beigetragen, dass entsprechende Produktionsprozesse zunehmend kostengünstiger realisiert werden können.

Eines der erfolgreichsten Verfahren zur Mikrostrukturierung ist die optische Lithographie. Sie wird bereits in zahlreichen Anwendungsfeldern zur Erzeugung von Nanometerstrukturen bis hinunter zu 14 nm eingesetzt. Als logische Weiterentwicklung der optischen Lithographie wird die nächste Generation von Lithographiesystemen auf extrem ultravioletter Strahlung basieren.

Für die Oberflächenfunktionalisierung hat sich zudem das maskenlose Laserstrukturieren etabliert. Innovative Laserquellen mit optimierter Leistung und hoher Stabilität tragen entscheidend dazu bei, dass Verfahren wie das direkte Laserinterferenzstrukturieren oder das polygonscannerbasierte Laserschreiben heute bereits Bearbeitungsraten von bis zu 1 m² pro Minute erreichen.

Zusammenfassend zeigen die jüngsten Fortschritte auf dem Gebiet der Oberflächentechnik bereits heute das große Potenzial innovativer Produkte mit herausragenden Eigenschaften. Ich hoffe, dass Sie das Themenfeld der Oberflächenfunktionalisierung ebenso begeistern wird und Sie einen fundierten Einblick in neue, spannende und technologisch anspruchsvolle Entwicklungen erhalten.

Viel Vergnügen bei der Lektüre wünscht Ihnen
Andrés Fabián Lasagni