Gesundheit : Schutzschicht für die Festplatte

Beschichtungen aus Kohlenstoff sind hart und äußerst glatt. Dadurch helfen sie, Reibung und Verschleiß an beweglichen Teilen zu mindern. Doch warum diese hauchdünnen Schichten so eben sind, war lange Zeit unklar. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik in Freiburg haben nun herausgefunden, dass es Lawinen aus einzelnen Kohlenstoffatomen sind, die die Oberfläche einebnen (veröffentlicht im Fachblatt „Science“, Band 309, Seite 1545).

Bei der Beschichtung treffen die Kohlenstoffatome aus einem Graphitstab mit bis zu 40 000 Metern pro Sekunde auf den Werkstoff. Der Materialforscher Michael Moseler vergleicht das atomare Bombardement mit einem Hagelschauer. „In den Bereichen, wo mehr Hagelkörner hinfallen, entstehen winzige Berge“, erklärt er. Diese werden aber sogleich wieder abgetragen, indem Atome, die auf die Bergflanken treffen, kleine Lawinen auslösen und dadurch die Täler füllen. Am Ende entsteht eine ebene Schicht, in der ungefähr zwei Dutzend Atome übereinander liegen. Das bedeutet eine Dicke von rund drei Nanometern, was drei Millionstel Millimetern entspricht.

Doch obwohl die Kohlenstoffatome – anders als in den Kristallgittern des Graphits oder Diamants – nicht regelmäßig angeordnet sind, sind diese Schichten erstaunlich hart. „Etwa 80 Prozent der Härte von Diamant“, sagt Moseler. Darum werden zum Beispiel Computer-Festplatten mit einer hauchdünnen Kohlenstoffschicht überzogen. Sie schützt die Festplatte nicht nur vor Korrosion, sondern auch gegen ungewollte Aufsetzer des Schreib-/Lesekopfes.

Weil die Kohlenstoff-Schichten sehr glatt sind, erzeugen sie bei direktem Kontakt kaum Reibung und dichten dennoch gut ab. Darum werden sie in speziellen Gleitlagern, aber auch für Kolbenringe im Rennsport eingesetzt. Zurzeit arbeiten Moseler und seine Kollegen an einem Verfahren, um in Beschichtungen für Gleitlager Vertiefungen einzubauen. Diese sollen kleiner als ein Tausendstel Millimeter sein. In diesen Näpfchen soll sich Öl absetzen und das Lager schmieren, falls der übrige Schmierstoff verloren geht. Ralf Nestler

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