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
1 北京航空航天大学机械工程与自动化学院，北京 100083
2 北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室，北京 100083
3 北京航空航天大学国际交叉科学研究院，北京 100083
4 北京航空航天大学宁波创新研究院，浙江 宁波 315800
随着社会发展和医疗健康事业的进步，医用金属植入物等医疗器械在临床应用中出现的细菌感染、生物相容性不佳等瓶颈亟待解决。近年来，飞秒激光以其加工精度高、适用材料广、热效应低、灵活可靠等优势，成为医用材料表面改性备受关注的新技术。本文针对体液光谱检测、植入物表面细胞行为调控、口腔抗菌这三个具体临床应用场景，简述了制备表面微纳复合结构实现生物功能的基本原理，以及多功能微纳复合结构的制备原理，梳理了飞秒激光诱导微纳结构的应用进展及研究现状，以期为相关研究人员提供线索和依据。
中国激光
2022, 49(10): 1002601
长春理工大学机电工程学院跨尺度微纳制造教育部重点实验室，吉林 长春 130022
自然界中的微纳结构蕴藏着无尽的功能，为材料科学和工程技术的创新与发展带来了新的机遇。受生物体功能表面的启发，针对仿生表面开发出大量新功能，如结构色、超疏水、自清洁、光学性能调控等。飞秒激光制造是一种可以在微米和纳米尺度上精确控制材料结构的加工方式。通过调控飞秒激光加工参数，可以在多种材料体系中实现超越衍射极限的三维加工。飞秒激光直写加工技术的独特之处在于可以实现材料的跨尺度修饰，通过模拟优化，制备更加复杂的微纳结构。综述了利用飞秒激光技术制备仿生功能微纳结构的新进展，展示了该结构在结构色、表面浸润性、光学性能调控等方面的性能。讨论了飞秒激光制备仿生功能表面的应用前景。最后举例说明了激光微纳制造复杂高分辨率结构的新应用。
激光技术 飞秒激光 仿生结构 微纳结构 功能表面 中国激光
2022, 49(10): 1002702
基于皮秒激光的“冷加工”特点，进行了用皮秒激光辐照结合快速化学腐蚀(NaOH 溶液：质量分数为4%，不大于3 min，80 ℃水浴)调控工艺制备高效减反射晶硅表面微结构的研究，在400~1000 nm 波长的宽光谱范围内，获得了微-纳双结构微孔阵列和圆顶锥形周期性阵列两种减反射表面，前者的平均反射率低于5%，后者的平均反射率低于10%。制备过程中工艺可控性强，无需掩膜和真空环境。研究了激光工艺参数和化学腐蚀参数的不同调控匹配在微结构单元形成中的作用机制，分析了所制备表面微结构的减反射机理，为太阳能电池和其他半导体器件中硅基减反射表面微结构的低成本激光可控制造提供了重要的指导。
激光技术 皮秒激光 功能表面微结构 高效减反射 晶硅
清华大学机械工程系激光加工研究中心先进成形制造教育部重点实验室，北京 100084
纳米制造技术是目前全球关注和研究的重点，激光纳米制造是其中的主要核心技术之一。从激光远场尤其是近场纳米制造技术的角度，介绍了表面纳米结构和三维纳米结构/器件的制造，重点论述了激光纳米制造技术在一些新兴领域的应用，包括超材料、光子晶体、数据存储、生物医学、传感器以及功能表面等，以期从应用角度引起对激光纳米制造技术的更多关注和研究。
激光技术 纳米制造 应用 超材料 光子晶体 功能表面
