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entdeckt_02_2013

entdeckt 02.13 TITEL WWW.Hzdr.DE Die beschichteten Bauteile werden regelmäßig unter realitäts- nahen Bedingungen geprüft. Dies geschieht im Institut für Automobiltechnik an der TU Dresden bei Hans Zellbeck, ei- nem weiteren Partner im ECEMP-Konsortium. Die Ingenieure bauen die beschichteten Bauteile in den seriennahen Verbren- nungsmotor des Versuchsstands ein und verfolgen, wie sich Kraftstoffverbrauch und CO2 -Ausstoß ändern. „Die Motorprüf- stände sind mit modernster Messtechnik ausgestattet“, sagt Sibylle Gemming. „Wir können dort unsere Kombinationen von Beschichtung und Schmierstoff testen.“ Simulation auf atomarer Ebene Vom Atom zum komplexen Bauteil – unter diesem Motto wird im ECEMP geforscht. Die Wissenschaftler wollen nicht nur Be- schichtungstechniken entwickeln oder fertige Komponenten produzieren, sondern Phänomene wie die Reibung auch auf atomarer Ebene verstehen. Was passiert beim Kontakt von zwei Bauteilen? Wie baut sich ein Reibfilm zwischen einzelnen Atomen auf? Welche Konsequenzen hat dies für das Material? Solchen Fragen gehen die HZDR-Forscher in Kooperation mit Gotthard Seifert, TU Dresden (Theoretische Chemie), nach. In Simulationen wird nachgestellt, wie zwei Komponenten aneinander reiben und wo sich ein Widerstand aufbaut. Dabei haben die Wissenschaftler interessante Dinge herausgefun- den. Gelangen etwa zwei ta-C-Schichten miteinander in engen Kontakt, ändert sich die chemische Struktur der obersten Atomlagen. Die Grenzschicht wird weicher und die Reibbelas- tung sinkt. Außerdem führt die Strukturänderung dazu, dass ein Schmiermittel besonders gut an die Oberfläche andocken kann. So wird verständlich, warum die ta-C-Schichten beson- ders reibungsarm sind. Die Ergebnisse, die im Rahmen von CarboFunctCoat erzielt wurden, sind vor kurzem in ein neues Projekt gemündet: Gemeinsam mit dem Institut für Fertigungstechnik der TU Dresden untersuchen Sibylle Gemming und ihr Team die mik- roskopischen Mechanismen von Reibung und Verschleiß noch genauer. Mit einer speziellen Apparatur im Ionenstrahlzentrum können die Wissenschaftler Reibprozesse nachstellen und de- ren Auswirkungen unmittelbar analysieren. Einmal mehr zeigt sich hier, welch vielseitiges Werkzeug die Ionenstrahlen sind. Und auch sonst präsentiert sich das ECEMP überaus erfolg- reich. Jedes Jahr im Herbst veranstaltet das Cluster ein gut besuchtes Kolloquium. „Anfangs war das mehr auf Grund- lagen ausgerichtet“, erinnert sich Sibylle Gemming. „Doch inzwischen ist das Programm sehr applikationsnah, viele inter- nationale Partner und solche aus der Industrie sind vertreten.“ Das zeigt, dass die Ergebnisse von CarboFunctCoat und den anderen 13 Teilprojekten auf breiter Front in der Industrie ankommen. Publikationen: A. Pardo u. a.: “Effect of the metal concentration on the struc- tural, mechanical and tribological properties of self-organized a-C:Cu hard nanocomposite coatings”, in Applied Surface Science, Bd. 280 (2013; DOI: 10.1016/j.apsusc.2013.05.063) M. Krause u. a.: “Tilting of carbon encapsulated metallic nanocolumns in carbon-nickel nanocomposite films by ion beam assisted deposition”, in Applied Physics Letters, Bd. 101 (2012; DOI: 10.1063/1.4739417) G. Abrasonis u. a.: “Sculpting nanoscale precipitation patterns in nanocomposite thin films via hyperthermal ion deposition”, in Applied Physics Letters, Bd. 97 (2010; DOI: 10.1063/1.3503967) Kontakt _Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung im HZDR Prof. Sibylle Gemming s.gemming@hzdr.de TITAN: Je mehr Titanatome ionisiert werden, desto blauer sieht das Plasma in der Beschichtungskammer aus. Foto: Jürgen Jeibmann

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