Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
Mikroskopische Ansicht von Molekülen, die in einem komplexen Netzwerk verbunden sind
© AdobeStock/Mohammed (generiert mit KI)
Mikroskopische Ansicht von Molekülen, die in einem komplexen Netzwerk verbunden sind. Eine detaillierte 3D-Darstellung zeigt die komplizierten Bindungen und Strukturen

© AdobeStock/Mohammed (generiert mit KI)

Oberflächenanalytik

Grenzflächen verstehen und optimieren

REM-Bild eines Lackdefekts
© Fraunhofer IFAM
REM-Bild eines Lackdefekts

Ober- und Grenzflächen spielen eine entscheidende Rolle für die Qualität und Leistungsfähigkeit zahlreicher Produkte und industrieller Prozesse. Bereits geringste Verunreinigungen können Beschichtungs- und Fertigungsprozesse beeinflussen und deren Funktionalität stören. Dies betrifft unter anderem Anwendungen in den Bereichen Kleben, Lackieren, Drucken und Metallisieren.

Das Fraunhofer IFAM bietet eine breite Palette an Untersuchungsmethoden zur umfassenden chemischen und strukturellen Analyse von Oberflächen auf der Nanoskala an.

Unsere langjährige Expertise in der industriellen Forschung ermöglicht es uns, gezielt auf folgende Fragestellungen einzugehen:

  • Haftung von Beschichtungen (z.B. Lacke, Druckfarben, Metallisierungen, Plasmaschichten) oder Klebungen
  • Benetzungsstörungen
  • Filmische und partikuläre Kontaminationen auf Oberflächen oder in Materialien
  • Alterungsverhalten von Verbundwerkstoffen
  • Effektivität von Reinigungsprozessen und Oberflächenvorbehandlungen (Laser, Primer, etc.)

Unser Ziel ist es, gewonnene Erkenntnisse praxistauglich zu übertragen und Untersuchungen passgenau auf individuelle Anforderungen abzustimmen. Durch die enge Zusammenarbeit mit den Oberflächentechnologinnen und -technologen im Haus stellen wir sicher, dass Ihre Fragestellungen kompetent bearbeitet werden.

 

Unsere analytischen Kompetenzen umfassen:

Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS)

Analyse der Oberflächenchemie mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS)
© Fraunhofer IFAM
Analyse der Oberflächenchemie mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS)

Analyse der quantitativen Elementzusammensetzung von Oberflächen

  • Bestimmung von Elementkonzentrationen
  • Analyse von Oxidationszuständen
  • Informationstiefe <10 nm, Sputter-Tiefenprofilierung möglich
  • Messfleckgröße: ca. 100-500 μm
  • Auflösung im Abbildungsmodus bis zu 5 μm möglich

Flugzeit-Sekundärionenmassenspektrometrie (ToF-SIMS)

ToF-SIMS Analyse salzartige Beläge auf der Oberfläche eines Werkzeugs für den Kunststoffspritzguss von Optiken aus Polycarbonat.
© Fraunhofer IFAM
ToF-SIMS Analyse salzartige Beläge auf der Oberfläche eines Werkzeugs für den Kunststoffspritzguss von Optiken aus Polycarbonat.

Analyse der molekularen Zusammensetzung von Oberflächen

  • Identifikation von Kontaminationen, Additiven, Fettsäureverbindungen, Spurenelemente, etc.
  • Messfleckgröße: mindestens 500 μm bei zugleich 3 µm Auflösung, bis zu 50 nm Auflösung möglich
  • Tiefenprofilierung möglich

IR-Spektroskopie & Mikroskopie (diverse Methoden)

nanoIR-Analyse (PiFM) einer niO Atmosphärendruck-Plasmabeschichtung
© Fraunhofer IFAM
nanoIR-Analyse (PiFM) einer niO Atmosphärendruck-Plasmabeschichtung

Charakterisierung und Identifikation organischer / anorganischer Materialien, teils mit höchster Auflösung und Oberflächenempfindlichkeit

  • Diverse FTIR-Methoden und konfokale Raman-Mikroskopie nach dem Stand der Technik
  • Laserbasierte IR-Mikroskopie für höhere Empfindlichkeiten und größere Messbereiche (Bruker Hyperion II QCL)
  • PiFM von Molecular Vista: IR-Spektren und Verteilungsbilder mit AFM-typischer Auflösung (<10 nm laterale Auflösung) und höchster Oberflächenempfindlichkeit (<50 nm Informationstiefe)

Rasterkraftmikroskopie (AFM)

AFM-Analyse der Elektrodenstruktur eines Ultrakondensators
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AFM-Analyse der Elektrodenstruktur eines Ultrakondensators. Das Bild links zeigt die Rauheit in der Oberfläche der Aluminiumfolie. Rechts sind einige nur unzureichend elektrisch kontaktierte Kohlenstoffpartikel zu sehen.

Analyse der Topografie und verschiedenster Materialeigenschaften auf der Nanoskala

  • Parallele Erfassung von E-Modul, Adhäsion, Strom, Spannungen, etc.
  • Rauheitsanalyse
  • PiFM von Molecular Vista: IR-Spektren und Verteilungsbilder (siehe oben)
  • Messbereichsgröße bis zu ca. 80 μm

Raster- und Transmissions-Elektronenmikroskopie (REM, TEM)

REM-Analyse eines Querschnitts einer Kunststoffmetallisierung mit zu hoher Rauheit
© Fraunhofer IFAM
REM-Analyse eines Querschnitts einer Kunststoffmetallisierung mit zu hoher Rauheit

Atomare Bildgebung und Elementanalysen mittels Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie

  • Charakterisierung von Material- und Topographiekontrasten auf Oberflächen und an Querschnitten
  • Präparation von Querschnitten und TEM-Lamellen mittels verschiedenster Verfahren, insbesondere FIB und Ultramikrotomie.
  • Abbildung und Materialanalyse von partikulären und teils auch filmischen Kontaminationen, Korrosionsstrukturen, Schichtdefekten, etc.
  • Hochauflösende Abbildung bis hin zur atomaren Auflösung (2.4Å)
  • Bestimmung von Elementzusammensetzungen (EDX, EFTEM, EELS)
  • Elektronentomographie mit bis zu 1-2 nm Auflösung

Darüber hinaus stehen uns weitere spezialisierte Methoden über unser umfangreiches Netzwerk innerhalb und außerhalb von Fraunhofer zur Verfügung. Besonders bei komplexen Forschungs- und Entwicklungsprojekten profitieren Sie von einem integrierten Ansatz, der alle Analysen aus einer Hand bietet.

Kontaktieren Sie uns gern – wir finden die optimale Lösung für Ihre analytische Herausforderung!