檀财旺 1,2,*王世嘉 1苏健晖 1,2韩晓辉 3[ ... ]宋晓国 1,2
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学(威海)材料科学与工程学院山东特种焊接技术重点实验室,山东 威海 264209
2 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
3 中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东 青岛 266111
不锈钢与玻璃纤维增强树脂基复合材料(GFRP)的异质材料复合结构在汽车轻量化领域有着广阔的应用前景。采用激光毛化技术在不锈钢表面制备网格微织构,开展了微织构的引入对不锈钢与GFRP单面单点电阻连接界面的强化机理研究。研究结果表明:表面微织构的引入显著改善了不锈钢表面的润湿性,熔化的GFRP在不锈钢表面由不润湿性转变为润湿性;随着微织构间距的增大,接触角先减小后增大,当微织构间距为0.2 mm时,接触角达到最小值62.4°,此时表面微织构的引入对界面机械嵌合的促进效果最佳;此外,微织构的引入促进了界面化学扩散,使得接头拉剪力达到最大值3548 N,界面失效形式由界面断裂转变为界面断裂与内聚断裂混合的失效形式。
激光技术 纳秒激光 微织构 单面单点电阻焊 润湿性 机械嵌合 
中国激光
2024, 51(16): 1602101
作者单位
摘要
华侨大学 制造工程研究院,福建厦门361021
激光诱导等离子体刻蚀技术在蓝宝石表面微结构制作方面具有独特的优势。通过控制变量法研究了激光能量密度、靶材和蓝宝石之间的距离和扫描速度对激光诱导等离子体加工蓝宝石微槽的微观形貌和几何尺寸的影响规律。通过正交试验研究了激光诱导等离子体工艺参数对蓝宝石表面微结构接触角的影响,发现扫描线间距对接触角的影响最大,靶材和蓝宝石之间的距离和激光能量密度次之,扫描速度的影响最小。当激光能量密度为6.3 J/cm2,扫描线间距为200 μm,靶材和蓝宝石之间的距离为150 μm,扫描速度为10 mm/s时,蓝宝石表面微结构的接触角为136°,表现出良好的疏水性;当激光能量密度为7.4 J/cm2,扫描线间距为50 μm,靶材和蓝宝石之间的距离为100 μm,扫描速度为5 mm/s时,蓝宝石表面微结构的接触角为29°,具有较好的亲水性,并且长时间放置后表面接触角基本保持不变。通过扫描电镜观察发现,蓝宝石表面的微结构上分布着许多纳米颗粒,这些微纳结构共同影响蓝宝石的润湿性。
激光诱导等离子体烧蚀 蓝宝石 微结构 工艺参数 表面润湿性 laser-induced plasma-assisted ablation sapphire microstructures processing parameter surface wettability 
光学 精密工程
2024, 32(3): 366
作者单位
摘要
江苏大学机械工程学院,江苏 镇江 212013
低反射率和超亲水性是提高电子器件性能的理想条件,石墨烯作为一种新型超导材料在电子信息领域得到了广泛的应用。目前实现低反射和超亲水性多依赖飞秒激光对石墨表面进行微结构设计和加工,较高的加工成本限制了其进一步的发展。因此,提出了一种基于皮秒激光的低成本、低反射率石墨表面微结构制备方法。通过实验系统地研究了激光加工参数对石墨表面微观形貌及其反射率和亲水性的影响。结果表明,经激光加工后,具有微结构表面的石墨样品反射率明显降低。此外还实现了样品接触角的有效调控,同时验证了加工后石墨样品表面氧化石墨烯的生成。利用紫外皮秒激光器在石墨表面制备微结构的方法具有高效可控、低成本等优点,为制备表面功能组件方面的潜在应用提供了技术支撑。
皮秒激光 抗反射 表面浸润性 氧化石墨烯 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0514005
作者单位
摘要
中国科学技术大学精密机械与精密仪器系,安徽 合肥 230026

特殊浸润性表面在众多应用领域都发挥着重要作用,因而它的制备不论是在基础科学研究领域还是在工程实际应用方面都具有重要意义。可加工材料广泛以及擅长微纳结构精细设计的优势使飞秒激光成为一种制备各种超浸润微结构表面的有效工具。本综述系统总结了飞秒激光微加工技术在调控材料表面浸润性方面的研究进展。基于飞秒激光对材料表面微纳结构的设计和改性,可以实现超亲水与超疏水性、超疏油性、水下超疏气与超亲气性、液体灌注超滑表面、水下超疏聚合物性、超疏液态金属性、可调黏滞性、各向异性浸润性、智能可调浸润性等一系列极端浸润性质。这些特殊的浸润性使得飞秒激光作用后的材料获得了一系列实际应用,如防水/防油/防气、自清洁、液滴操控、液体图案化、浮力增强、微小液滴/气泡释放、油水分离、水气分离、防结冰、防腐蚀、水下减阻、水雾收集、微流控、柔性电路/电子器件、细胞工程、生物医疗、海水淡化、表面增强拉曼散射等。最后,本文总结讨论了飞秒激光调控材料表面浸润性技术的突出优势以及当前所面临的挑战。

激光技术 飞秒激光 微纳加工 浸润性 超疏水 
中国激光
2024, 51(1): 0102002
作者单位
摘要
1 1.上海大学 材料科学与工程学院, 上海 200444
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室, 上海 200050
3 3.中国科学院大学 材料科学与光电工程研究中心, 北京 100049
4 4.上海大学 生命科学学院, 200444
钛及其合金以其优异的机械性能和生物相容性而被广泛应用作硬组织植入器械, 但其表面缺乏生物活性以及植入后的炎症反应易导致骨整合不佳。本研究利用不同气氛中的热处理工艺调控氧化钛涂层的润湿性, 并研究表面润湿性能对免疫反应和成骨性能的影响规律。研究结果表明, 与亲水(接触角~10º)的氧化钛涂层相比, 处于亲水/疏水临界状态的氧化钛涂层(接触角’90º), 在仅培养巨噬细胞时, 抑制了巨噬细胞向M1促炎方向极化; 在共培养小鼠骨髓间充质干细胞和巨噬细胞时, 促进了巨噬细胞向M2抗炎方向极化, 同时显著上调了骨髓间充质干细胞成骨相关标记物的基因表达, 显示出更好的免疫促成骨性能。
表面润湿性 氧化钛涂层 退火 免疫成骨 surface wettability titanium oxide coating annealing osteoimmunomodulatory effect 
无机材料学报
2023, 38(12): 1457
作者单位
摘要
陕西科技大学机电工程学院, 陕西 西安 710021
表面张力自组装技术的一个重要前提就是利用润湿性分区结构将液滴限制在目标区域。提出一种采用微秒脉冲激光在复合基底表面上制造润湿性分区结构的方法。该方法可通过改变激光加工参数控制复合基底表面超疏水涂层的去除面积占比, 进而调控加工区域的润湿性。建立去除面积占比的数学模型和仿真模型, 研究加工参数对去除面积占比以及润湿性的影响。结果表明, 加工区域的去除面积占比与加工速度和扫描线间距成反比。采用不同的加工参数制备了不同的润湿性分区结构并测量了其接触角。试验结果表明, 随着加工速度从100 mm/s提高到9 000 mm/s, 扫描线间距从20 μm增加到150 μm, 加工区域的去除面积占比减小, 接触角从5°以下逐步增大到127°; 随着基底表面与激光焦平面之间距离的绝对值从0增加至3 mm, 加工区域的接触角从5°以下增大到170°以上。进行了微芯片自组装试验, 结果表明, 利用该方法制备的润湿性分区结构可实现液滴限制和微芯片自组装。研究结果为制造润湿性可控的自组装基底提供了新思路。
激光加工 复合基底 润湿性调控 自组装 laser fabrication composite substrates wettability control self-assembly 
应用激光
2023, 43(4): 61
Author Affiliations
Abstract
1 Physics Department, collage of Science, Juof University, PO Box 2014, Sakaka, Saudi Arabia
2 Physics Department, Faculty of Science, Sohag University, Sohag 82524, Egypt
3 Physics Department, Faculty of Science and Arts, Al-Mandaq, Al-Baha University, 65755, Saudi Arabia
In this study, CdO/Cu/CdO multilayers thin films were organized on glass substrates with different Cu intermetallic layer thickness engaging DC plasma magnetron sputtering. The optoelectronic properties and structural characteristics of the multilayers at various Cu intermetallic layer thicknesses which were varied from 4 to 16 nm were explored. The calculated band gap was reduced from 2.66 eV to 2.48 eV as the Cu intermetallic layer thickness increased from 4 to 16 nm. The refractive index and coefficient of extinction of CdO/Cu/CdO multilayers increased with increasing the Cu intermetallic layer thickness. The resistivity is reduced from 1.8 × 10−2 Ω cm for CdO single layer to reach a value of 2.7 × 10−4 Ω cm for CdO/Cu (16 nm)/CdO multilayer. Further, the sheet resistance is decreased from 1000 to 13.8 Ω/sq. with the variation in Cu intermetallic layer thickness from 0 to 16 nm. CdO/Cu (4 nm)/CdO multilayer film recorded the best figure of merit (2.3 × 10−4 Ω−1). After sunlight illumination for the multilayers, the surface wettability was improved and the contact angle recorded lowest value of nearly 24° for CdO/Cu (8 nm)/CdO and CdO/Cu (12 nm)/CdO.
Optical properties CdO/Cu/CdO multilayers Surface wettability 
Journal of the European Optical Society-Rapid Publications
2023, 19(1): 2023009
作者单位
摘要
1 江苏大学机械工程学院,江苏 镇江 212013
2 江苏大学微纳光电子与太赫兹技术研究院,江苏 镇江 212013
镁合金具有比强度高、可加工性好等优势,但其耐蚀性欠佳,成为阻碍其进一步推广应用的瓶颈。采用纳秒激光在AZ91D镁合金表面进行微织构加工,并辅以低温热处理,获得了不同润湿性的表面。通过表征不同润湿性镁合金的表面形貌和成分、静态接触角以及耐蚀性,研究了镁合金表面激光调控润湿性的方法以及镁合金耐蚀性提高的机理。实验结果表明:激光加工和后续的低温热处理促使表面的C元素含量升高;表面形貌和表面C元素可以协同调控表面的润湿性;激光加工可以促使镁合金表面形成氧化膜,有助于提升镁合金的抗盐雾腐蚀能力;亲水性微织构表面的耐蚀性优于原始表面;超疏水Cassie表面具有优异的抗盐雾腐蚀性能,这是由于盐雾液滴在其表面的停留时间短。
激光技术 激光微织构 润湿性 盐雾腐蚀 热处理 腐蚀层 
中国激光
2023, 50(16): 1602205
张琛 1,*文通 1刘泽志 1高文萍 1[ ... ]白晋涛 1,**
作者单位
摘要
1 西北大学光子与光子技术研究所,陕西 西安 710127
2 浙江大学光电科学与工程学院,浙江 杭州 310007
Such as, by using the photothermal effect of materials, the surface tension of the lubrication layer on the surface of materials can be changed, thus creating a wetting gradient force to push the droplets to move. Further, the sliding and pinning of the droplet can be controlled by the phase change of the paraffin layer on some functional surfaces. The pyroelectric crystal can generate the dielectric force field on its surface based on the photothermal effect, which could be applied to realize the lossless moving, merging, and splitting of the droplets. In addition, the wettability of the photovoltaic crystals could be changed with the irradiation of light, therefore, can be used to control the behavior of droplets. In this paper, the development of the photo-responsive functional surface in droplet manipulation was briefly reviewed. The mechanisms of the droplet manipulation with the functional surface were expatiated. The categories of functional surfaces were summarized, the characteristics of the structure were analyzed, and the corresponding implementation method was introduced in detail. In addition, the applications of the photo-responsive functional surface in droplet transportation, fusion, and segmentation were introduced. Finally, the future development and potential applications of the photo-responsive functional surface for droplet manipulation were prospected.
光响应 功能表面 液滴操控 润湿性 photo-responsive functional surface droplet manipulation wettability 
光电工程
2023, 50(3): 220326
作者单位
摘要
1 上海理工大学材料与化学学院, 上海 200093
2 莫纳什大学材料科学与工程系, 克莱顿 3800
本文以CaCl2与KH2PO4为原料, Na2EDTA·2H2O为螯合剂, 通过NH3·H2O调节溶液pH值, 系统研究了水热釜填充度(16%~64%)与溶液pH值(3.5~6.0)对水热法制备钛表面钙磷涂层形貌和物相的影响。结果表明: 当pH值为3.5和4.0时, 涂层在所研究填充度的范围内主要为三斜结构(P1)的板块状磷酸氢钙(DCPA); 当pH值为4.5和5.0时, 低填充度有利于形成六方结构(P63/m)的蒲公英状羟基磷灰石(HAP), 并随填充度的提高, 涂层由蒲公英状HAP逐渐转变为板块状DCPA; 当pH值为5.5和6.0时, 涂层在所研究填充度的范围内主要为蒲公英状HAP, HAP的结晶度随填充度的提高逐渐增加, 而随pH值的升高蒲公英状HAP的直径逐渐减小。另外, 本文获得的单相HAP涂层、单相DCPA涂层和(HAP+DCPA)两相混合涂层的润湿性均显著优于钛表面, 这将有助于植体的骨整合。同时, 本文也探究了不同钙磷涂层的反应机理。
钙磷涂层 羟基磷灰石 磷酸氢钙 水热法 填充度 pH值 润湿性 calcium-phosphorus coating hydroxyapatite calcium hydrogen phosphate hydrothermal method filling condition pH value wettability 
人工晶体学报
2023, 52(3): 526

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