飞秒脉冲激光制备仿生超疏水表面及其润湿性研究

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自然界中许多动植物的身体部位因具有超疏水表面而表现出了自清洁、防水等独特功能。人们从中得到启发,成功将超疏水表面应用到生活、工业等多个领域。目前制备超疏水表面的方法层出不穷,主要有模板法,化学沉积法,光刻法等,但如何更简单更高效的制备超疏水表面,研究人员仍在积极探索中。近些年来,飞秒脉冲激光加工因其“冷加工”的独特优势成为了一种更方便快捷的制备超疏水表面的方法。目前飞秒脉冲激光制备仿生超疏水表面仍在不断探索的阶段,因此本文着手于探究激光加工参数对制备仿生超疏水表面润湿性的影响,主要内容如下:(1)搭建了一套飞秒脉冲激光加工系统,选取生活中常见的金属材料(铜、镁合金、铝合金)作为实验样品,飞秒脉冲激光对放置于空气中的样品进行加工,通过CCD相机实时观察激光加工样品表面的形貌变化,初步确定合适的加工参数。(2)使用氟硅烷降低激光加工后样品的表面能,使用接触角测量仪测量对样品表面的疏水性进行表征,结果表明在线偏振激光作用下,当提高激光脉冲能量、降低扫描速度以及缩小扫描间距时,样品表面疏水性较好。(3)通过扫描电镜观察样品表面的微纳米结构,发现在激光为线偏振态时,增大激光脉冲能量,扫描速度减慢,扫描间距缩小时,激光在样品表面烧蚀的凹槽深度增加,产生的微纳米结构更加丰富紧密,表面粗糙度增大。此时样品表面上的静态水滴更难浸入凹槽底部,表现出较好的疏水性。(4)研究了线偏振态和角向偏振态激光对材料表面加工深度的影响,发现角向偏振态激光加工的金属表面凹槽具有更高的深宽比,液滴在表面的状态倾向于Cassie状态。
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