Femtosekundenlaserbearbeitung tetragonalen Zirconiumdioxids zur Mikrostrukturierung und Erzeugung von Nanopartikeln

Tetragonales Zirconiumdioxid wird aufgrund seiner Biokompatibilität und mechanischen Eigenschaften für Implantate verwendet, die starken Beanspruchungen ausgesetzt sind. Alle konventionellen Bearbeitungsverfahren, auch unter Verwendung von Lasern bis in den Nanosekundenbereich, gehen jedoch mit Qualitätseinbußen am Endprodukt einher. Femtosekundenlaser dagegen ermöglichen einen präzisen schädigungsarmen Materialabtrag. Die Produktivität des Verfahrens wird an drei Anwendungsfeldern untersucht: der Mikrostrukturierung von Oberflächen, dem Ausschneiden von Materialblöcken sowie der Erzeugung von Nanopartikeln in Flüssigkeiten. Für jeden dieser Bereiche werden optimale Prozessbedingungen und Bearbeitungsparameter bestimmt. Erstmals demonstriert und untersucht wird unter anderem die Erzeugung stabiler Zirconiumdioxidnanopartikel durch Femtosekundenlaserabtrag in Flüssigkeiten. Anwendungsschwerpunkt der untersuchten Verfahren ist die Mikrostukturierung der Innenfläche von Zahnkronen: Durch lasererzeugte Gräben wird die Verklebung zwischen Probekörpern und einem Dentalbefestigungszement nachweislich verbessert.