I flera år har Linköpings universitet i samarbete med företaget Chemfilt Ionsputtering AB arbetat med att ta fram den nya metoden, High Power Impulse Magnetron Sputtering (HIPIMS), för framställning av ytbeläggningar, så kallade tunnfilmsbeläggningar. I våras invigdes en ny forskningsanläggning där tekniken även kan prövas i industriell skala. - Det här nya ytbeläggningsmaterialet ger ett hårdare och bättre skikt. Man kan exempelvis borra och svarva fortare, samtidigt som verktygen håller längre, säger Ulf Helmersson, professor i tunnfilmsfysik och chef för avdelning plasma- och ytbeläggningsfysik vid Linköpings universitet. Metoden HIPIMS innebär, enligt Ulf Helmersson, att man med liten modifiering av tidigare metoder kan styra ytbeläggningens egenskaper på ett helt annat sätt än tidigare. Något som ger helt nya möjligheter, samtidigt som man inte behöver byta ut alltför mycket maskinell utrustning. - Man kan exempelvis optimera beläggningen så att den blir väldigt hård och korrosionsskyddad, eftersom den kan göras helt tät utan några porer. Vi har också stora möjligheter att ta fram helt nya material med den här metoden. Men i ett första skede satsar man på att ta fram hårdare slitskyddande skikt, som i slutändan kommer att bli produkter för verkstadsindustrin. På teststadiet finns det redan verktyg ute som visat sig ha bra egenskaper. - Just nu jobbar vi med en rad företag som provar materialet i sina produkter, berättar Ulf Helmersson. Han tror inte att den här tekniken kommer att slå ut annan teknik. - Däremot kommer vi att optimera vissa typer av verktyg, främst de skärande verktyg som behöver hårda nötningsskyddade skikt. Företagen inom verktygsindustrin pressar hela tiden varandra för att få fram bättre och bättre skikt. Men den här typen av ytbeläggningsteknik har också flera andra användningsområden. Ett område är exempelvis bil- och motordelar. - Med den här metoden får man komponenter som är slitskyddade, smörjande och korrosionsskyddande, menar Ulf Helmersson. Ett tredje användningsområde är mikroelektroniken. - Metoden har en stor potential inom hela dataindustrin. Den skulle exempelvis kunna användas för att få en bättre ytbeläggning av datorernas hårddiskar. I den nyinvigda forskningsanläggningen ska nu forskarna utveckla och förfina tekniken ytterligare. -Nackdelen med den teknik som nu används för att göra ytbeläggningar är att beläggningarna lätt blir ojämna, vilket har betydelse inom vissa områden. Med vår metod har vi fått kritik för att vi har en lägre beläggningshastighet för vissa material. Det är Linköpings universitet har många års erfarenhet av forskning för att ta fram nya smarta ytmaterial. Genombrottet kom år 2002 när man tog fram det så kallade Max-materialet som i dag används i elektriska kontakter och som värmeskydd i ugnar. Förutom Max-material har man även tagit fram extremt nötningståliga nanokompositer som exempelvis kan användas i industrins borrar och svarvar. Forskningscentret Fun Mat, Funktionella nanostrukturerade Material, vid Linköpings universitet får nu 280 miljoner kronor, pengar som under en tioårsperiod ska användas för grundforskningen inom ytbeläggningar och tunnfilmer. - Forskningen handlar om att ta fram materialstrukturer som ingen tidigare sett och som inte bildas i naturen. Inom nanotekniken dresserar vi atomerna så att vi får fram hårdare, starkare och mer nötningståliga material. Hittills har vår forskning gett ett tiotal patent som ägs av de företag som sponsrar forskningen, berättar Lars Hultman professor i materialvetenskap med inriktning mot tunnfilm och föreståndare för Fun Mat. Inom industrin blir de superhårda ytbeläggningarna främst användbara för olika verktyg som borrar och små vändskär. Förutom att de blir mer nötningståliga blir de också mer resistenta för oxidation och korrosion. De kan också användas i maskinkomponenter som kullager och glidlager. Men materialen är även bra på att leda ström och skulle kunna användas för att ersätta guld i elektriska kontaktytor i exempelvis mobiltelefoner och hemelektronik. De kan också användas för att ytbelägga datorernas hårddiskar. Ytterligare ett område är kemiska och biologiska sensorer. - Fördelen är att man kan skräddarsy ett material för varje användningsområde, menar Lars Hultman. När verksamheten vid universitetet är fullt utbyggd kommer mellan 50 till 100 personer att syssla med tillämpningsinspirerad grundforskning inom materialteknik, vilket innebär en fördubbling av verksamheten jämfört med i dag. Samarbete sker med flera industriföretag. - Vi visar att materialet finns och vilka egenskaper det har. Sedan är det industrins sak att hitta tillämpningarna, säger Lars Hultman. De svenska företagen får också ett försprång eftersom de får höra om våra forskningsresultat innan vi publicerar dem offentligt. Vi lyssnar även på vad de har för behov för att se om vi kan få en matchning. Men vår forskning är inte företagsstyrd, då tar man bort upptäckarlusten. Forskningen sker på nanonivå, där en miljarddels meter motsvarar en nanometer. Man forskar om kluster av atomer. Dessa "dresseras" så att de bildar nya konstellationer. Ytbeläggningarna görs av metaller och keramer. Med hjälp av förångningssystem i vakuum slås metallatomerna loss från en källa. Dessa bildar i sin tur föreningar med kol, syre eller kväve. När ångan kondenseras bildas ett tunt skikt på det föremål som ska ytbeläggas. Hur de nya materialen kommer att se ut bestäms både av den kemiska sammansättningen och hur atomerna kopplas till varandra. Maxmaterialet består exempelvis av titan, kol och kisel. Fun Mat:s forskningen sker i samarbete med näringslivet. Till partnerföretagen hör bland annat Sandvik Tooling, ABB, SKF, Impact Coatings, Seco Tools, Ion Bond, Norstel med flera. Av de 280 miljoner kronor som nu satsas står Vetenskapsrådet för 80 miljoner kronor. För de resterande 200 miljoner kronorna står partnerföretagen, Vinnova och Linköpings universitet med cirka en tredjedel vardera. Även Stiftelsen för Strategisk Forskning bidrar med forskningsresurser.