Oberflächenzufuhr

Oberflächenzufuhr bezeichnet in Wissenschaft und Technik die gezielte Zufuhr von Substanzen oder Energie an eine Grenzfläche oder Oberseite eines Substrats, um dort eine Reaktion, Abscheidung, Reinigung oder Wärmes- bzw. Energiemaske effizient zu ermöglichen. Der Begriff wird in Bereichen wie Chemie, Materialwissenschaft, Prozesstechnik, Mikrofluidik und Oberflächenbehandlung verwendet und umfasst sowohl chemische als auch physikalische Prozesse, bei denen die Grenzfläche der primäre Interaktionsort ist.

Wesentliche Grundlagen bilden der Massentransport und die Grenzschichtbildung. Die Oberflächenzufuhr erfolgt durch Diffusion, Konvektion oder eine Kombination aus beidem; Strömung, Viskosität, Temperatur- und Druckunterschiede sowie die Geometrie des Systems beeinflussen Geschwindigkeit und Gleichförmigkeit der Zuführung. In vielen Anwendungen ist die Zufuhr oberflächennahe limitiert, wenn der Stofftransport zur Oberfläche langsamer als die Reaktions- oder Depositionsebene ist.

Typische Anwendungsfelder reichen von katalytischen Reaktoren, in denen Reaktanten zur aktiven Oberfläche geführt werden, über Dünnfilmabscheidung (z. B. CVD, PVD) und Mikrofluidik bis hin zu Oberflächenbehandlung, Reinigung oder Kühlung, bei der eine Flüssigkeit oder ein Gas kontrolliert auf eine Oberfläche aufgebracht wird. Die Qualität der Oberflächenzufuhr beeinflusst Abdeckungsgrad, Gleichmäßigkeit, Reaktionsraten, Beschichtungsadhäsion und die Gesamtperformance von Prozessen.

In der Praxis werden Modelle des Stofftransports (Diffusion, Konvektion, Reaktion an der Oberfläche) herangezogen, um Durchflussraten, Partialdrücke oder Depositionsextakte zu optimieren und eine homogene Behandlung der Oberfläche sicherzustellen.