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清華大學開發超快激光製造技術,更好地控製表麵微/納米結構的製造

來源:微納視界2023-12-29 我要評論(0 )   

清華大學致力於(yu) 開發激光製造技術,用於(yu) 製備表麵微/納米結構並探索其功能應用。我們(men) 已經建立了單獨、精細地控製微米級和納米級特征以及控製它們(men) 如何組合以形成不同類型的...

清華大學致力於(yu) 開發激光製造技術,用於(yu) 製備表麵微/納米結構並探索其功能應用。我們(men) 已經建立了單獨、精細地控製微米級和納米級特征以及控製它們(men) 如何組合以形成不同類型的多層結構的能力。


通過微/納米結構進行表麵功能化不僅(jin) 是一個(ge) 受仿生學啟發的蓬勃發展的研究領域,而且對於(yu) 各種實際應用也非常重要。實現各種表麵功能的關(guan) 鍵是製造具有可控尺寸、層次和成分的表麵微納米結構,這推動了微納米製造技術的不斷進步。

圖片

受控原位 沉積為(wei) 超快激光表麵微/納米結構開辟了新的可能性

清華大學材料科學與(yu) 工程學院激光材料加工研究中心的研究人員花費數年時間開發激光製造技術,用於(yu) 製備表麵微/納米結構並探索其功能應用。我們(men) 已經建立了單獨、精細地控製微米級和納米級特征以及控製它們(men) 如何組合以形成不同類型的多層結構的能力。我們(men) 研究的功能和應用包括極端潤濕性、防冰、寬帶光吸收、結構色、太陽能水蒸發、熱界麵管理、摩擦學性能、表麵增強拉曼光譜以及能源應用的光電催化等。

使用超快激光器更好地控製結構製造並開發更靈活的製造方法是我們(men) 持續研究的重點之一。除了控製超快激光燒蝕過程之外,我們(men) 最近還證明了原位 超快激光燒蝕固體(ti) 表麵後的顆粒沉積也可以被控製並用作局部微增材工藝來堆積分層表麵結構。等離子體(ti) 羽流的形成是脈衝(chong) 激光燒蝕固體(ti) 過程中的普遍現象。


來自等離子體(ti) 羽流的產(chan) 物(例如,納米顆粒)可以被收集以供外部液體(ti) (例如,在液體(ti) 中激光燒蝕的情況下)或基底(例如,在脈衝(chong) 激光沉積的情況下)使用。相比之下,在超快激光表麵結構化過程中,等離子體(ti) 羽流中的一些納米顆粒 原位沉積回受照射的表麵。


對於(yu) 特定應用,現場 沉積的結構特征對於(yu) 增強光吸收、敏感性和能量轉換等表麵特性發揮著重要作用。然而,是否以及如何 控製原位沉積過程仍然是一個(ge) 懸而未決(jue) 的問題。


我們(men) 最近的研究顯示了控製原位沉積過程的能力,例如,在微錐陣列頂部構建堡壘狀結構,而不僅(jin) 僅(jin) 是產(chan) 生隨機分布的納米顆粒。所揭示的激光與(yu) 物質相互作用機製可以激發未來的研究興(xing) 趣,探索使用超快激光製造功能表麵微/納米結構的新可能性。


作品題為(wei) “本地化原位沉積:通過超快激光燒蝕控製製造表麵微/納米結構的新維度”發表在《Frontiers of Optoelectronics 》 (2023年11月17日發表)上。


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