Lasertechnologie verändert Materialoberflächen für Medizin und Technik

„Die Blätter von Bäumen werden unterschiedlich von Regen benetzt, an einer Lotusblume etwa perlt Wasser ganz ab. Und eine Schlange kann sich nur mithilfe ihrer Hautschuppen rasch fortbewegen“, erklärt Frank Mücklich, von der Universität des Saarlandes. Diese biologischen Prinzipien überträgt er mit dem Verfahren der direkten Laserstrahlinterferenzstrukturierung (Direct Laser Interference Patterning, DLIP) auf technische Materialien. 

Das DLIP-Verfahren erzeugt ohne mechanischen Kontakt mikroskopisch kleine Strukturen auf unterschiedlichsten Werkstoffen wie Metallen, Glas, Keramik oder Kunststoffen. Die Lasertechnologie kann mit einer Geschwindigkeit von bis zu einem Quadratmeter pro Minute angewendet werden. Die strukturierten Oberflächen gewinnen dadurch spezifische Eigenschaften: 

• Reduzierter Reibungswiderstand und geringerer Verschleiß 

• Höhere elektrische Leitfähigkeit 

„Durch unsere Laserstrukturierung können Metalloberflächen bis zu 80 Prozent besser als herkömmliche Steckverbindungen den Strom leiten und benötigen etwa 40 Prozent weniger Kraftaufwand, um sie ineinanderzustecken“, so Mücklich. Dies vereinfacht die Montage und Wartung deutlich. 

Laserstrukturierte Materialien wurden auch auf der Internationalen Raumstation ISS getestet, um die Anhaftung von Mikroorganismen auf Oberflächen zu reduzieren. 

Zukünftige Anwendungsgebiete betreffen unter anderem medizinische Implantate wie Stents. „Derzeit entwickeln wir beispielsweise neuartige Oberflächen für Stents, die bei Herzoperationen eingesetzt werden, damit diese nicht vom menschlichen Körper als Fremdkörper wahrgenommen werden und Entzündungen auslösen. So ließe sich im Erfolgsfall der Antibiotikaeinsatz nach einer Operation reduzieren und auch die Thrombosegefahr im Inneren der Stents senken, weil die roten Blutkörperchen nicht mehr an der inneren Oberfläche der Stents verklumpen können“, erläutert Mücklich. 

Ein weiterer Vorteil: Das DLIP-Verfahren kommt ohne chemische Oberflächenbehandlungen aus. Dadurch werden keine Werkzeuge abgenutzt und Materialien können sortenreiner recycelt werden, ein wichtiger Schritt hin zur Circular Economy. Mücklich betont: „Je weniger chemische Beschichtungen wir einsetzen und dadurch in Zukunft Materialien auch sortenreiner und sparsamer verbauen, desto einfacher lassen sie sich auch wieder demontieren und in einem Kreislaufprozess wiederverwenden.“ 

COMPAMED.de; Quelle: Universität des Saarlandes