Oberflächenanalyse auf höchstem Niveau

Nur wenige Atomlagen bestimmen, ob eine Oberfläche wasserabweisend, bedruckbar, lackierbar, haftend oder antibakteriell ist. Die Oberfläche vieler Produkte wird deshalb gezielt verändert. Dank eines neuen Röntgenphotoelektronen-Spektrometers kann das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP Oberflächen nun noch genauer analysieren, was bei der Entwicklung eines Prozesses oder bei der Fehleranalyse hilfreich ist. Firmen und Partner profitieren nicht nur von den neuen analytischen Fähigkeiten am Fraunhofer IAP, sondern auch von der extensiven Expertise in der Materialentwicklung, was die Interpretation der Daten und die Anpassung des Herstellungsprozesses erleichtert.

Ein Etikett haftet nicht gut, an Möbeln versagen die Klebestellen, Lack löst sich vom Untergrund oder ein Produkt hat unerwünschte Flecken – wenn so etwas passiert, beginnt für den Hersteller die Fehleranalyse. Sie beeinträchtigt jedoch die Produktion und kostet Geld und Zeit. Deswegen ist es wichtig, Fehler schnell zu ermitteln und gezielt Lösungen zu finden. Häufig liegen Verunreinigungen der Oberfläche vor, deren Quelle es zu identifizieren gilt; aber auch Abweichungen der Materialzusammensetzung an der Oberfläche, von Komponenten oder gar ungewollte chemische Reaktionen durch äußere Einflüsse können die Ursache für ein Fehlverhalten sein. Um die Zusammenhänge und Mechanismen zu verstehen, die zu diesen Fehlern führen, müssen einerseits hoch leistungsfähige analytischen Werkzeuge eingesetzt werden und andererseits fundierte Kenntnisse zu Materialien und Produktionsprozess vorliegen. Die Oberflächenexperten am Fraunhofer IAP beherrschen beides.

Effektiv kombiniert: Analysekompetenz trifft Materialwissen

Eine besondere Expertise am Fraunhofer IAP ist die chemische Funktionalisierung von Oberflächen. Sie ist unerlässliche Grundlage für viele Produkte. Das Wissen um den Aufbau der obersten Atomlagen ist dabei Voraussetzung für die Entwicklung von Materialien, Produkten und Technologien, und schließlich auch, um Fehler zu identifizieren.

Die Forscherinnen und Forscher setzen dafür unter anderem ein neues, hoch modernes Gerät zur Röntgenphotoelektronen-Spektroskopie (engl. X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) ein – ein extrem leistungsfähiges Werkzeug zur Analyse von Oberflächen. Die auch als Elektronenspektroskopie für chemische Analyse (engl. electron spectroscopy for chemical analysis, ESCA) bezeichnete Methode ermöglicht am Fraunhofer IAP nun eine noch bessere Qualität der chemischen Strukturanalyse von Oberflächen als zuvor und damit ein neues Niveau in Forschung und Entwicklung sowie bei der Fehleranalyse, dem sogenannten Troubleshooting.

»Bei Fragestellungen unserer Kunden und Partner zur Entwicklung neuer Produkte bündeln wir all unsere Kompetenzen, um die oftmals sehr komplexen Herausforderungen zu meistern«, sagt Dr. Andreas Holländer, Experte für Oberflächenanalyse und -funktionalisierung am Fraunhofer IAP. »Unser Vorteil ist dabei, dass wir vielfältige Analysetechniken mit einem extrem umfassenden Materialverständnis verbinden, und zwar über alle Abteilungen des Fraunhofer IAP hinweg. So können wir ein besonders fundiertes Lösungsangebot, auch für komplizierte Anforderungen liefern. Troubleshooting aber auch die Entwicklung und Optimierung eines Herstellungsprozesses gehört dabei immer zum Lösungspaket dazu«, so Holländer.

Institutsleiter Professor Alexander Böker ergänzt: »Oberflächenfunktionalisierung und -analytik ist eine unserer Kernkompetenzen. Gepaart mit den vielseitigen Expertisen der Fraunhofer IAP-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Polymerforschung, Biologie, Grenzflächenchemie, Oberflächen- und Verfahrenstechnik, ergibt sich ein institutsübergreifender Problemlösungs-Pool, von dem Firmen verschiedenster Branchen profitieren – von der Verpackungsindustrie über die Elektronikbranche bis hin zur Medizintechnik.«

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Foto: Mit modernsten Techniken für die Herstellung und die Analyse funktionalisierter Oberflächen unterstützt das Fraunhofer IAP Kunden und Partner verschiedenster Branchen bei der Entwicklung von Produkten. © Fraunhofer IAP

19. Mär. 2021