关键词： 飞秒激光加工   多元等离子体纳米结构   局域表面等离子体共振   表面增强拉曼散射  

摘要： 以多元金属纳米薄膜(金、银)为基底,利用飞秒激光加工技术制备得到多元等离子体纳米结构,并研究了其局域表面等离子体共振效应(Local Surface Plasmon Resonance,LSPR)和表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering,SERS)性能。利用时域有限差分(Finite Difference Time Domain,FDTD)软件模拟了不同情况下(单层金膜、金银双层金属薄膜的平面以及阵列结构)的电场分布情况。根据仿真结果,相较于平面金属膜来说,飞秒激光制备的微纳结构阵列附近区域产生电磁场增强,集中在结构边缘处,且其强度变化与预期结果基本保持一致。此外,使用浓度为10-4 M和10-6 M的罗丹明(R6G)溶液进行SERS性能测试。测试的结果表明,单层平面金膜基本没有SERS峰值信号出现,而单层金膜上制备的等离子体纳米结构附近出现峰值信号,双层金属薄膜上制备的等离子体纳米结构展现出更高的SERS峰值信号。多元金属等离子体纳米结构展示出更强的局域表面等离子体共振效应,从而在表面增强拉曼散射、光催化、生物传感等领域具有广泛的应用。

关键词： 激光加工   非金属   复合材料   切割   钻孔   铣削   清洗  

摘要： 非金属复合材料具有高模量、高强度和低密度的性能,已被广泛应用于航天卫星结构中。然而,在传统的接触式加工方法下,该材料极易出现起毛、崩边、撕裂、分层等现象,为顺利加工和应用带来了一定的困难。而先进化、实用化的激光加工,具有损伤可控、精度高、材料去除力强等优势,逐步成为优质加工非金属复合材料的方法。为了深入研究激光加工非金属复合材料,分析了国内外非金属复合材料激光加工的研究现状,从切割和钻孔、精密化铣削以及清洗三个方面,对典型非金属复合材料加工进行了研究,以期为相关工作人员提供参考。

关键词： 涡轮静子   电弧铣削   电火花加工   高温合金  

摘要： 航天发动机的涡轮静子是一种集合了闭式整体叶盘难加工结构和高温合金难加工材料于一体的复杂零件。针对该涡轮静子加工效率较低、制造成本昂贵等难题,提出一种电火花电弧复合制造这类零件的方法。首先,采用高速电弧加工方法对高温合金进行工艺试验,分析不同工艺参数下的工件加工效率、表面粗糙度、再铸层和热影响层等方面的变化规律;然后,以高温合金涡轮静子为加工对象,开展电火花电弧复合工艺研究,以实现产品的高效精密加工。结果表明:与单一的电火花成形加工相比,采用电火花电弧复合工艺加工涡轮静子的加工效率提高了52%。

关键词： 超疏水表面   微纳制造   激光纹理化   激光加工   接触角   表面工程  

摘要： 超疏水表面由于具有减阻、抗污、防水等独特性能,广泛应用于日常生活、军事、工业等场景,材料表面的微纳结构及化学成分对其超疏水性能有着重要影响。激光纹理化技术由于具有加工分辨率高、加工方式灵活、可加工材料多等优势,可用于制备疏水性能精确可控的表面微纳结构,在制造超疏水表面方面有着广阔的应用前景。首先,介绍了激光纹理化的作用机理,综述了常用的激光纹理化方式,如激光直接写入法、激光干涉图案化法及激光诱导周期性结构法等,并介绍了激光参数对微纳结构的影响。根据表面微纳结构的形貌、周期及尺寸特点对激光纹理化制备的表面分层微纳结构进行了总结归纳,包括覆盖随机纳米结构或激光诱导周期性结构的微沟槽、微网格、微柱及微峰,重点介绍了分层微纳结构的制备方式及微纳结构对疏水性的影响。总结了提高分层微纳结构表面疏水性的后处理方式,包括环境老化、表面化学改性及热处理等,并介绍了后处理方式调控疏水性的作用机理。最后,对采用激光纹理化技术制备超疏水表面的应用前景进行了展望。

关键词： 激光光学   DOE设计   修正GS算法   平顶光束整形   激光加工  

摘要： 利用衍射光学元件(DOE)对紫外激光进行相位调制,可在远场衍射获得微米级均匀光斑。该方法的优点为:可灵活设计均匀光斑的形状、尺寸;具有较高的能量损伤阈值,适用于高功率光源。DOE设计的难点在于制备微米级均匀光斑的同时,兼顾陡度、均匀度等参数指标。基于解析法设计DOE生成的均匀光斑过渡区陡度变化缓慢,可有效利用的均匀区域较小,不适合制备小尺寸均匀光斑。此外,基础Gerchberg-Saxton(GS)算法制备微米级平顶光束,整形效果不明显,均匀度无法满足应用要求。将基础GS算法收敛结果作为改进GS算法的初始相位,改进GS算法在频域设置信号区和噪声区,并限制频域振幅分布,在理论上具备可行性。分析了离焦误差影响,并进行了实验验证,发现实验结果与理论结果具有一致性。

关键词： 包装设计   激光加工技术   应用纸盒制作  

摘要： 在现代新科技日新月异不断发展的今天,各行各业都在深度融合新科技。包装设计与激光加工技术相结合,更容易创作包装设计创意作品,诠释不一样的视觉立体感,为设计者的个性释放带来了创新空间。

关键词： 单晶锗晶圆   光控电解   电化学反应   实验教学   科研前沿  

摘要： 设计了面向本科生的单晶锗晶圆光控定域电解加工实验,利用上表面激光辐照调控材料电导率,实现晶圆背面电化学阳极溶解过程的精确控制,得到高质量凹坑结构。本实验可以直观验证电化学阳极溶解速度取决于电流密度,帮助学生深入理解电解加工原理,同时锻炼学生对激光器、电解电源、扫描电镜等多种设备的使用能力,进一步了解特种加工技术前沿,提升科学素养。

关键词： 激光加工   复合基底   润湿性调控   自组装  

摘要： 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9000 mm/s,扫描线间距从20μm增加到150μm,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。

关键词： 火箭发动机   涡轮泵   电解加工   电火花加工   适配性  

摘要： 以火箭发动机涡轮泵喷嘴叶珊环为研究对象进行电解与电火花复合加工技术研究,通过对电解预加工的工艺参数分析和试验,并对电火花后处理过程的电极设计和适配性进行研究,实现对具有复杂型面和内部结构的高温合金零件的高效率和高精度加工。

关键词： 学术能力   青年科技工作者   特种加工   优秀学生   学术会议   学术追求   学术研究成果   学习参考  

摘要： 第19届全国特种加工学术会议圆满落下帷幕,会议涌现出一批优秀的学生报告。这些报告有的学术逻辑清楚、研究事实清晰,有的契合学术研究热点、体现前沿创新精神,有的结合生产实际需求、解决工程应用难题,在一定程度上反映出当代特种加工青年科技工作者的学术能力与学术追求。为了贯彻落实党的二十大精神,更好地促进学术研究成果交流、鼓励青年科技工作者锐意进取,本刊特此集结,对部分优秀学生报告作简要介绍,以供广大读者学习参考。