Kratzen oder nicht kratzen? Ultraschallschwingungen entscheiden.

Kontaktresonanzspektren bei verschiedenen Ultraschallanregungsamplituden

Grafik: MfM/ FSU

Der Verschleiß im Nanobereich, der durch die Bildung periodischer Wellen auf einem Modell-Polystyrol-Dünnfilm entsteht, während eine scharfe Spitze mit einer Normalkraft im μN-Bereich darauf gleitet, durch die Anwendung von Ultraschallschwingungen der Amplitude Aexc unterdrückt wird . Eine genaue Kalibrierung der Anregungsamplitude des Wandlers wird durch einen selbstgebauten Aufbau erreicht, der auf einem Laser-Doppler-Vibrometer basiert. Die Riffelung des typischen Welligkeitsmusters, das sich ohne Vibrationen bildet, wird verringert, wenn die Anregungsfrequenz mit der Kontaktresonanz des Systems übereinstimmt und A_exc progressiv zunimmt. Oberhalb eines kritischen Wertes von A_exc verschwinden die Wellen vollständig, während sich die Reibung bei einem endlichen Wert abschwächt, der durch die Normalkraft und die Schwingungsamplitude bestimmt wird. Dieser Wert kann erheblich kleiner sein, als der Wert des makroskopischen Reibungskoeffizienten. Neben der allgemeinen Kontrolle des Verschleißes eröffnet dies die Möglichkeit einer kontrollierten Nanolithographie mit verbesserter Genauigkeit.