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清華大學(xué)致力于開發(fā)激光制造技術(shù)，用于制備表面微/納米結(jié)構(gòu)并探索其功能應(yīng)用。我們已經(jīng)建立了單獨(dú)、精細(xì)地控制微米級(jí)和納米級(jí)特征以及控制它們?nèi)绾谓M合以形成不同類型的多層結(jié)構(gòu)的能力。
通過(guò)微/納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面功能化不僅是一個(gè)受仿生學(xué)啟發(fā)的蓬勃發(fā)展的研究領(lǐng)域，而且對(duì)于各種實(shí)際應(yīng)用也非常重要。實(shí)現(xiàn)各種表面功能的關(guān)鍵是制造具有可控尺寸、層次和成分的表面微納米結(jié)構(gòu)，這推動(dòng)了微納米制造技術(shù)的不斷進(jìn)步。
受控原位 沉積為超快激光表面微/納米結(jié)構(gòu)開辟了新的可能性
清華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院激光材料加工研究中心的研究人員花費(fèi)數(shù)年時(shí)間開發(fā)激光制造技術(shù)，用于制備表面微/納米結(jié)構(gòu)并探索其功能應(yīng)用。我們已經(jīng)建立了單獨(dú)、精細(xì)地控制微米級(jí)和納米級(jí)特征以及控制它們?nèi)绾谓M合以形成不同類型的多層結(jié)構(gòu)的能力。我們研究的功能和應(yīng)用包括極端潤(rùn)濕性、防冰、寬帶光吸收、結(jié)構(gòu)色、太陽(yáng)能水蒸發(fā)、熱界面管理、摩擦學(xué)性能、表面增強(qiáng)拉曼光譜以及能源應(yīng)用的光電催化等。
使用超快激光器更好地控制結(jié)構(gòu)制造并開發(fā)更靈活的制造方法是我們持續(xù)研究的重點(diǎn)之一。除了控制超快激光燒蝕過(guò)程之外，我們最近還證明了原位 超快激光燒蝕固體表面后的顆粒沉積也可以被控制并用作局部微增材工藝來(lái)堆積分層表面結(jié)構(gòu)。等離子體羽流的形成是脈沖激光燒蝕固體過(guò)程中的普遍現(xiàn)象。 來(lái)自等離子體羽流的產(chǎn)物（例如，納米顆粒）可以被收集以供外部液體（例如，在液體中激光燒蝕的情況下）或基底（例如，在脈沖激光沉積的情況下）使用。相比之下，在超快激光表面結(jié)構(gòu)化過(guò)程中，等離子體羽流中的一些納米顆粒 原位沉積回受照射的表面。 對(duì)于特定應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng) 沉積的結(jié)構(gòu)特征對(duì)于增強(qiáng)光吸收、敏感性和能量轉(zhuǎn)換等表面特性發(fā)揮著重要作用。然而，是否以及如何 控制原位沉積過(guò)程仍然是一個(gè)懸而未決的問(wèn)題。 我們最近的研究顯示了控制原位沉積過(guò)程的能力，例如，在微錐陣列頂部構(gòu)建堡壘狀結(jié)構(gòu)，而不僅僅是產(chǎn)生隨機(jī)分布的納米顆粒。所揭示的激光與物質(zhì)相互作用機(jī)制可以激發(fā)未來(lái)的研究興趣，探索使用超快激光制造功能表面微/納米結(jié)構(gòu)的新可能性。 作品題為“本地化原位沉積：通過(guò)超快激光燒蝕控制制造表面微/納米結(jié)構(gòu)的新維度”發(fā)表在《Frontiers of Optoelectronics 》 （2023年11月17日發(fā)表）上。
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