1 公牛集团股份有限公司, 宁波 315311
2 陕西科技大学 材料科学与工程学院, 西安 710021
3 广东工业大学 机电工程学院, 广州 510006
为了解决厨房用开关面板抗油污沉积的问题, 采用飞秒激光在开关面板表面制备出微纳米复合结构表面, 实现了超疏水性, 进而减少油污沉积附着,研究了聚碳酸酯(PC)开关面板的激光烧蚀阈值、不同激光工艺参数和微纳结构对表面浸润性的影响。结果表明, PC开关面板在515nm波段下的烧蚀阈值为1.66μJ; 当激光能量为1.6μJ、扫描速率为200mm/s、搭接率为1/3线宽时, 其表面液滴接触角为161°, 表现出超疏水特性。经激光表面处理后的PC面板具有超疏水性,可实现表面的自清洁作用, 显示出巨大的市场潜力。
激光技术 微纳结构的超疏水性 飞秒激光加工 开关面板 laser technique superhydrophobic of micro/nano structure femtosecond laser process switch panel
1 广东工业大学机电工程学院激光微纳加工研究中心, 广东 广州 510006
2 广东工业大学机电工程学院省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室, 广东 广州 510006
3 广东工业大学实验教学部, 广东 广州 510006
采用纳秒激光在金属表面低成本地制备微纳结构,再对其进行改性就可以获得水黏附力具有差异的超疏水表面,但目前对这些超疏水表面液滴冲击性能的研究还尚少,鉴于此,研究了不同脉宽纳秒激光制备的典型超疏水表面的液滴冲击性能。结果表明:采用不同脉宽纳秒激光制备的超疏水表面在液滴冲击时都具有极短的固液接触时间;在相同的参数下,窄脉宽激光制备的超疏水表面具有更高的微米结构,导致液滴冲击时的固液黏附力增大,从而具有相对较长的固液接触时间。
激光技术 超疏水 液滴冲击 纳秒激光 微纳结构
清华大学材料学院激光材料加工研究中心, 北京 100084
具有特殊浸润性的仿生表面包括超亲水表面以及各种类型的超疏水表面，这些表面具有自清洁、抗结冰、减阻等性能，近年来受到国际学术界的广泛关注。随着超快激光的快速发展，各种类型的特殊浸润性表面可通过超快激光制备得到。与其他方法相比，超快激光表面处理技术具有简单、灵活、可控的特点。结合本课题组在该领域的研究工作，综述了这一研究领域的研究成果。
激光技术 超快激光 飞秒激光 超亲水表面 超疏水表面 表面微纳处理
1 清华大学材料学院激光材料加工研究中心, 先进成形制造教育部重点实验室, 北京 100084
2 清华大学精密仪器系, 北京 100084
材料表面抗反射特性在太阳能利用、传感、隐身、航天、**等领域均具有重要应用价值。基于超快皮秒激光与材料的相互作用，在Cu、Al、Ti、H13钢4种金属材料表面制备出独特的微纳米复合结构，实现从紫外-远红外超宽谱带的高抗反射特性。在Al、Ti、H13钢表面制备出的微纳复合结构使该三种金属在紫外-可见-近红外波段的全反射率分别下降到10%、5%、5%。在Cu表面制备出的覆盖发达纳米颗粒的无序多孔嵌套结构在紫外-可见、紫外-近红外、紫外-中红外、以及紫外-远红外的波谱范围内的平均反射率分别下降到3%、6%、9%和10%左右，具有优异的超宽谱带抗反射特性。探讨了超宽谱带抗反射特性的形成机理及与表面微纳米结构之间的关系。
激光光学 微纳米结构 超宽谱带 抗反射 皮秒激光 金属
1 清华大学材料学院激光材料加工研究中心, 北京 100084
2 亚琛工业大学材料学院, 德国亚琛52056
超疏水表面的制备及其抗结冰性能受到广泛关注，但超疏水表面的微观结构及浸润性能对其抗结冰性能的影响规律仍无定论。利用飞秒激光在金属铜表面制备了一系列具有不同微观特征的微纳米结构，这些表面经过化学修饰后都具有超疏水性，同时对水具有不同的粘附性。系统研究了这些超疏水表面的抗结冰性能，结果表明，这些超疏水表面在低温(-5 ℃，-10 ℃)下都能延缓表面水滴的结冰过程。超疏水表面对水的粘附性对其抗结冰性能有显著影响，粘附性较小的超疏水表面比高粘附的超疏水表面具有更为优异的抗结冰性能。
材料 超疏水 水粘附性 抗结冰 飞秒激光 铜
清华大学材料学院激光材料加工研究中心先进成形制造教育部重点实验室, 北京 100084
超疏水自清洁荷叶结构表面有重要应用潜力。运用高功率皮秒激光结合高速扫描振镜，在H13模具钢表面高效制备了密排六方点阵微米级凹坑，其中含有丰富的纳米级亚结构，获得了面积为25 mm×25 mm的反荷叶结构。将该结构用于超疏水微纳米压印模板，在165 ℃、6 MPa、大气环境中进行硅橡胶压印，获得大面积微米级突起阵列，表面分布着纳米级亚结构，与荷叶结构十分相似。压印后硅橡胶表面接触角达到153.3°，接触角滞后值为3.2°，实现了超疏水性。皮秒激光制备的模板能进行连续压印，具有一定的耐久性和连续压印能力。
激光光学 皮秒激光 微纳米复合结构 微纳米压印 硅橡胶 超疏水性
1 清华大学机械工程系先进成型制造教育部重点实验室， 北京 100084
2 曼彻斯特大学机械航空航天与土木工程学院激光加工研究中心， 英国， 曼彻斯特 M13，9PL
石墨烯的问世引起了全世界范围的研究热潮，激光技术是使石墨烯深入走向应用领域的有力的技术手段，已成为先进制造技术的焦点之一。介绍了不同种类的激光制备石墨烯工艺过程的反应机制，包括脉冲激光沉积、激光诱导化学气相沉积外延生长、双光束干涉以及激光打开碳纳米管等。阐述了激光对石墨烯薄膜的破坏、切割、减薄、发光等调控石墨烯的质量和光电性能的方法与原理，并讨论了激光图案化石墨烯在气体传感器，超级电容器等领域的应用。总结了激光技术在石墨烯的制备与应用领域的发展趋势。
材料 激光技术 石墨烯 激光破坏
1 清华大学机械工程系先进成型教育部重点实验室, 北京 100084
2 曼彻斯特大学机械、航空航天与土木工程学院激光加工研究中心, 曼彻斯特M13, 9PL, 英国
在真空环境下使用不同功率密度的CO2激光对化学气相沉积法（CVD）生长的石墨烯进行辐照，通过研究辐照前后的拉曼光谱变化考察了激光功率密度及辐照时间对多层石墨烯结构的影响。结果表明，当功率密度较低（13 W/cm2）时，石墨烯拉曼光谱中的D峰降低，2D峰增强，石墨烯内的掺杂、缺陷减少。随着功率密度的增加，石墨烯的缺陷增多，部分缺陷连接形成晶界，使石墨烯分解为纳米晶。在58 W/cm2的功率密度下，当作用时间为120 s时，在石墨烯表面产生非晶碳。研究表明，适当参数的CO2激光辐照能改善石墨烯的内在性能。
激光技术 石墨烯 拉曼光谱 CO2激光辐照 中国激光
2012, 39(12): 1206001
