清華大學致力于開發激光制造技術，用于制備表面微/納米結構并探索其功能應用。我們已經建立了單獨、精細地控制微米級和納米級特征以及控制它們如何組合以形成不同類型的多層結構的能力。
通過微/納米結構進行表面功能化不僅是一個受仿生學啟發的蓬勃發展的研究領域，而且對于各種實際應用也非常重要。實現各種表面功能的關鍵是制造具有可控尺寸、層次和成分的表面微納米結構，這推動了微納米制造技術的不斷進步。
受控原位 沉積為超快激光表面微/納米結構開辟了新的可能性
清華大學材料科學與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制造技術，用于制備表面微/納米結構并探索其功能應用。我們已經建立了單獨、精細地控制微米級和納米級特征以及控制它們如何組合以形成不同類型的多層結構的能力。我們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、熱界面管理、摩擦學性能、表面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制結構制造并開發更靈活的制造方法是我們持續研究的重點之一。除了控制超快激光燒蝕過程之外，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堆積分層表面結構。等離子體羽流的形成是脈沖激光燒蝕固體過程中的普遍現象。 來自等離子體羽流的產物（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，在超快激光表面結構化過程中，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。 對于特定應用，現場 沉積的結構特征對于增強光吸收、敏感性和能量轉換等表面特性發揮著重要作用。然而，是否以及如何 控制原位沉積過程仍然是一個懸而未決的問題。 我們最近的研究顯示了控制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，而不僅僅是產生隨機分布的納米顆粒。所揭示的激光與物質相互作用機制可以激發未來的研究興趣，探索使用超快激光制造功能表面微/納米結構的新可能性。 作品題為“本地化原位沉積：通過超快激光燒蝕控制制造表面微/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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