Oberflächenveränderungen

Oberflächenveränderungen bezeichnet Veränderungen der äußeren Begrenzung eines Systems, die dessen Struktur, Chemie oder Eigenschaften betreffen. Sie treten auf natürlichen Oberflächen wie Gesteinen oder Korrosionsprodukten auf, ebenso wie bei technischen oder biologischen Oberflächen. Veränderungen können absichtlich durch Oberflächenmodifikation oder Beschichtung erfolgen oder unbeabsichtigt durch Prozesse wie Verschleiß, Korrosion, Abtragung oder Verwitterung.

Zu den häufigsten Mechanismen gehören mechanischer Verschleiß (Abrasion, tribochemische Prozesse), Erosion durch Strömung oder Abrieb, chemische Reaktionen wie Oxidation oder Passivierung sowie Verwitterung und Diffusion, die Oberflächenzusammensetzung und -struktur verändern. Oberflächenrauheit, Topographie und Korrosionsprodukte können sich dadurch deutlich ändern und Haftung, Reibung oder Aussehen beeinflussen.

Geologisch betrachtet verändern Verwitterung, Frostwechsel und biologische Einwirkungen die Oberflächen von Gesteinen und Böden. In der Umwelttechnik spielen Korrosions- und Verschleißprozesse bei Bauteilen eine Rolle, während im Ingenieurwesen Oberflächenbehandlungen zur Steigerung der Haltbarkeit eingesetzt werden.

In der Biologie und Medizin bezeichnet Oberflächenveränderungen Anpassungen der Zell- oder Gewebeschnittflächen, der Zellmembranen oder Implantatoberflächen. Veränderungen der chemischen Zusammensetzung oder Topographie beeinflussen Adhäsion, Signalweiterleitung und Biokompatibilität. Oberflächenmodifikation, Beschichtungen oder Texturierungen dienen der Steuerung dieser Interaktionen.

Zur Charakterisierung werden Oberflächenmessungen verwendet, z. B. Mikroskopie, Profilometrie und Oberflächenanalytik wie SEM, AFM, XPS oder EDX. Kennzahlen wie die Oberflächenrauheit Ra und Maße der Topographie helfen, Auswirkungen von Bearbeitung, Alterung oder Umwelteinflüssen zu bewerten. Die Resultate unterstützen Materialauswahl, Schutzmaßnahmen und Design.