Kurzbeschreibung
Mit Hilfe eines Ultrakurzpulslasers (UKPL) werden Nanostrukturen im sub-µm Bereich auf technischen Oberflächen erzeugt, um damit das Anhaften von Eis zu vermeiden, zu erschwe-ren oder die Lebensdauer von Eisschichten zu verringern. Voruntersuchungen haben gezeigt, dass durch eine Laser-Nanostrukturierung der Oberfläche von Proben das Vereisen er-schwert bzw. die Vereisungsdauer verringert werden kann. Im gegenständlichen Projekt sol-len daher Proben aus unterschiedlichen Werkstoffen mit einem UKPL nanostrukturiert und die Ausbildung, Periodizität und Zusammensetzung der erzeugten sub-µm Strukturen auf den Proben untersucht werden. Die Auswirkungen unterschiedlicher Strukturierung auf das Be-netzungsverhalten verschiedener Probenwerkstoffe durch Wassertröpfchen wird mit einem Kontaktwinkelmessgerät analysiert. Begleitend dazu wird das am Institut vorhandene Simula-tionsmodell des Benetzungsverhaltens von Oberflächen in den sub-µm-Bereich erweitert. Dadurch soll das Finden optimaler Strukturen ermöglicht, die Anzahl an Versuchen reduziert, sowie auch das generelle Verständnis der Vorgänge verbessert werden. Das Aufwachsen von Eis auf nanostrukturierten Proben wird in einem Klimawindkanal beobachtet. In diesem Klimawindkanal werden definierte Bedingungen (Temperatur, Windgeschwindigkeit, Tröpf-chengröße, etc.) eingestellt. Diese Untersuchungen sollen zu einem besseren Verständnis der Zusammenhänge zwischen der Oberflächenstruktur der Proben, ihrem hydrophoben Verhal-ten und dem Anwachsen von Eis führen. Einzelne Proben werden in Feldversuchen an einer Kleinwindkraftanlage eingesetzt bzw. zusammen mit Vergleichsproben exponiert. Die laser-bearbeiteten Proben werden zusammen mit unbearbeiteten Referenzproben kontinuierlich überwacht und die Eisbildung auf der Probenoberfläche quantitativ erfasst. Damit sollen Aus-sagen über den Grad der Eisbildung sowie die Dauer der Vereisung ermöglicht werden. Die Proben werden im Anschluss an die Exposition demontiert, untersucht und mit den Ergebnis-sen vor der Exposition verglichen. Ein Vergleich von Oberflächenprofilen und dem hydropho-ben Verhalten vor und nach der Exposition ermöglicht Aussagen über Veränderungen und die Lebensdauer der Nanostrukturen. Die Ergebnisse der geplanten Untersuchungen werden Zusammenhänge zwischen der Struktur, dem (super)hydrophoben Verhalten und dem Auf-wachsen von Eis liefern. Die Tests unter realen Bedingungen liefern zudem Erkenntnisse zur Beständigkeit der mittels Laser erzeugten Nanostrukturen.