Studentische Mitarbeit bei der Weiterentwicklung diamantähnlicher Kohlenstoffschichten

Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden entwickelt komplexe Systemlösungen in der Laser- und Werkstofftechnik. Wir verstehen uns als Ideentreiber, die Lösungen mit Laseranwendungen, funktionalisierten Oberflächen sowie Werkstoff- und Prozessinnovationen entwickeln – von einfach integrierbaren Individuallösungen über kosteneffiziente Mittelstandslösungen bis hin zu industrietauglichen Komplettlösungen. Am Fraunhofer IWS werden mittels PVD-Verfahren diamantähnliche Kohlenstoffschichten hergestellt. Diese zeichnen sich durch exzellente mechanische, tribologische und elektrochemische Eigenschaften aus. Durch die Dotierung können die Schichteigenschaften zusätzlich, anwendungsorientiert modifiziert werden. Dabei lassen sich die verschiedenen Modifikationen des Kohlenstoffs kombinieren, um neuartige Eigenschaftskombinationen aus Graphit, Graphen und Diamant zu erzeugen. Einsatzgebiete sind neben den klassischen Anwendungen zur Verschleißreduktion an Werkzeugen und Komponenten auch Lageranwendungen, die den supraschmierenden Zustand (Reibwert < 0,01) ausnutzen. Ebenso können die speziell designten Kohlenstoffschichten als Elektrodenmaterial für die Sensorik (Spurenanalytik bei Schwermetallen, Biosensoren) und elektrochemische Umwandlungssysteme (Elektrolyse, Katalyse, Abwasserreinigung) eingesetzt werden. Das komplexe System der Schichtbildung ist Gegenstand intensiver Forschung. Das beginnt bei dem Ausgangsmaterial, über die Entladungsparameter, die Plasmaeigenschaften inklusive Plasmafilterung bis hin zu den mechanischen, (elektro-) chemischen und strukturellen Eigenschaften der Schichten. Die Weiterentwicklung der Schichtsysteme und der dazu erforderlichen Anlagentechnik erfolgt dabei immer im Hinblick auf eine potentielle, großtechnische Industrialisierung.