关键词： 激光加工   表面改性   润湿性差异   单向传输  

摘要： 液滴单向传输在雾收集、反重力输水、微流体控制等领域得到广泛应用。结合纳秒激光刻蚀和化学修饰在铜表面制备逆重力液滴单向传输功能表面。研究润湿性差异及孔径大小对液滴单向传输的影响。研究发现,两侧表面润湿性差值达到一定值时,液滴可以逆重力由疏水表面传输至亲水表面且无法反向传输。差值越大,液滴传输效率越好。微结构形成的疏水表面对液滴传输具有促进作用。液滴传输效率随孔径减小先增大后减小。当孔径为0.6 mm时,液滴传输效率最优。分析可知,液滴逆重力单向传输的动力来源于润湿差异引起的表面张力及毛细作用力。

关键词： 激光技术   激光刻蚀   皮秒激光   微沟槽   疏水性  

摘要： 为了研究紫外皮秒激光在均热板基板表面刻蚀微沟槽后,不同激光工艺参数对微沟槽表面疏水性的影响规律,采用Cassie-Baxter模型进行了理论分析,并利用单因素实验法,改变激光扫描速率、激光扫描间距、光斑横向重叠次数进行实验验证。结果表明,降低固-液区域面积占比、宽度或缩短沟槽间距,均可以提升微沟槽表面的疏水性能;造成微沟槽表面疏水的主要原因是其内部的微纳结构以及加工时吸附的疏水性化学基团;当激光扫描速率为125mm/s、激光扫描间距为200μm、光斑横向重叠次数为2次时,紫外皮秒激光刻蚀出的微沟槽表面的疏水性最强。该研究为增强均热板冷凝端的疏水性能、提升其整体循环效率提供了参考。

关键词： 单晶硅   激光加工   发展趋势  

摘要： 单晶硅是常用的红外窗口材料和红外滤波片的基底材料,也是半导体器件和光伏器件的基础材料,被广泛应用于红外滤波片、芯片、太阳能电池板等。单晶硅的加工方式有传统机械加工和激光加工。由于单晶硅属于脆性材料,传统的机械加工效率不高且容易出现切面不平滑或者产生炸裂等问题,影响加工质量。而激光加工相比于金刚石刀具加工具有定位精度高、效率高等优点,目前激光加工技术已经被广泛应用于单晶硅加工领域。而激光与物质相互作用这门科学是激光加工技术的基础,不同脉宽的激光器适用于不同种类的加工。本文以激光脉宽分类,分别介绍其辐照单晶硅材料的发展现状,总结其各自特点,提出单晶硅激光加工工艺需要解决的技术问题。

关键词： 激光加工   石墨烯   气体渗透  

摘要： 本文利用覆盖于布孔不锈钢片上的氧化石墨烯薄膜进行气体渗透试验,发现氢气、氦气和氮气均不能渗透过氧化石墨烯膜。采用纳秒激光对其还原后,膜的H_(2)/He和H_(2)/N_(2)的分离选择性达到2.6和4.8。进一步通过高速旋涂的方法在多孔AAO陶瓷上制备出厚度大约为20nm的连续薄膜。采用激光对其进行还原后,膜对H_(2)/CO_(2)的分离系数从5.8提高到15.7,H_(2)/N_(2)的分离系数从12.6提高到13.3。

关键词： 激光微织构   高功率脉冲磁控溅射   多层涂层   磨损性能  

摘要： 首先采用纳秒紫外激光器(355 nm)在H13钢(4Cr5MoSiV1)表面制备了不同密度及规则排布的微织构阵列,再采用高功率脉冲磁控溅射和电弧离子镀复合设备在织构化基体表面沉积了CrAlN/TiAlN/VN多层涂层。通过扫描电镜、超景深三维显微镜、维氏硬度计、纳米划痕仪、摩擦磨损试验机等分析了CrAlN/TiAlN/VN涂层的微观形貌和综合性能。结果表明:基体表面织构化可提高涂层的硬度,最大值达到1787 HV0.1,约为无织构基体涂层的1.06倍;微织构密度会影响H13钢基体与涂层的结合强度,与无织构相比,当织构面积占有率为20%时,基体与涂层的结合力提升了约17.3%,但织构密度过大则会降低结合力;基体表面织构化的CrAlN/TiAlN/VN涂层耐磨性能优异,其中10%织构密度的涂层试样的磨损量最低,仅为0.45 mg,耐磨性能最好。

关键词： 激光技术   紫外纳秒激光   单晶金刚石   微槽   激光工艺参数  

摘要： 金刚石微槽在微电子散热器件和光学器件等领域都有非常大的潜在应用价值。系统研究了激光脉冲能量、扫描速度、扫描次数、重复频率和离焦量对金刚石微槽形貌、微槽宽度、微槽深度及微槽深度与宽度的比值的影响规律。研究结果表明,金刚石微槽的深度与激光脉冲能量、扫描次数呈正相关,随着激光脉冲能量和扫描次数的增大,微槽深度逐渐增加,并且当激光脉冲能量达到200μJ,扫描次数增加到30时,微槽深度趋于稳定;金刚石微槽的深度与扫描速度呈负相关,当扫描速度为5 mm/s时,可获得深度较大的微槽;微槽的深度随着激光重复频率的增大而增加,当激光重复频率达到60 kHz时,微槽的深度趋于稳定。当离焦量从负值变化到正值时,微槽的深度先增加后减小,当离焦量为-1 mm时,微槽的深度达到最大。在激光脉冲能量为200μJ,扫描速度为5 mm/s,扫描次数为30,重复频率为60 kHz,离焦量为-1 mm的优化参数下,能够获得微槽深度与微槽宽度的比值大于12的金刚石微槽。

关键词： 高功率激光传输   大芯径光纤   微结构光纤   激光加工  

摘要： kW级高功率激光柔性传输是激光清洗、激光焊接、激光刻蚀等高功率激光加工领域中必备的环节,而实现高功率激光低损耗传输的光纤是其关键器件。目前高功率激光传输光纤采用大芯径传能光纤,仍然存在着弯曲损耗大、柔性差等问题,并且使用过程中要经常维护。华南师范大学特种光纤研究中心提出一种大芯径空气包层微结构光纤,利用包层的空气孔可以极大降低激光泄露的风险,降低光纤制备过程中对耐高温涂敷层的严苛要求,实验结果证实该光纤在室温无制冷条件下可实现kW级激光传输,从而为10 kW级高功率激光柔性传输奠定基础。

关键词： 激光技术   超短脉冲激光   多光子还原   表面等离子体共振   双光子聚合   光波导  

摘要： 超短脉冲激光凭借其脉宽窄、峰值功率高的特点,可以实现高精度材料生长、改性和去除等形式的加工,具有良好的材料适应性和工艺兼容性,在微电/光互连领域取得了开拓性应用进展,已成为近年来先进制造的新兴关键技术。本文简要介绍超短脉冲激光实现微光电子器件制造的基本机制,包括多光子还原、表面等离子体共振和双光子聚合等,重点阐述超短脉冲激光加工在微光/电互连领域的应用研究进展,并对超短脉冲激光加工在该领域的发展方向进行总结和展望。

关键词： 激光技术   钛   微凸起   微凹槽   润湿性   生物相容性  

摘要： 钛以其优异的力学性能和良好的生物相容性而被广泛用于制造医疗植入体。为提高钛在人体内的稳定性、抗菌性等,需对其表面进行修饰改性。本研究采用飞秒和皮秒激光在钛表面加工出微凹槽和微凸起结构,对比了两种激光技术在钛表面加工的微凸起和微凹槽结构在表面形貌、亲疏水性和生物相容性等方面的差异。表面形貌、轮廓、元素的表征结果表明两种激光加工结构的尺寸主要受能量密度的影响,而形状受光斑重叠率的影响较大,皮秒激光加工表面的氧含量较高。由于飞秒和皮秒激光改性钛表面微织构形貌的差异,水接触角(以下简称“接触角”)从初始的40.25°分别降为9.88°和0°。通过对比样品在空气、真空、生理盐水中保存3 d后的表面接触角发现,皮秒激光加工样品表面能保持稳定的超亲水性;经硅烷处理后,飞秒激光改性表面的接触角可达152.80°,而皮秒激光改性表面的接触角为146.38°。细胞黏附和增殖的实验结果表明飞秒激光加工的微凸起或微凹槽线阵有利于细胞的黏附和排列,而皮秒激光加工的微凸起或微凹槽线阵有利于促进细胞的铺展和迁移。

关键词： 激光技术   Zr基非晶合金   激光加工   表面改性   润湿性   羟基磷灰石   沉积特性  

摘要： 为了降低金属植入物与人体之间的排斥反应以及提高医用植入物材料的生物活性,本研究团队利用不同的表面加工方法对Zr_(55)Cu_(30)Ni_(5)Al_(10)表面进行改性,以制备天然骨的仿生微纳结构;然后将加工后的样品浸泡于模拟体液中,使其表面生成羟基磷灰石(HA),研究不同加工方法下样品表面的润湿性以及HA沉积特性。结果表明:相较于传统的表面改性方法,纳秒激光结合飞秒激光的加工方法具有更加优异的加工效果,加工表面的水接触角由62°减小到26°,亲水性得到了大幅提升;纳秒激光结合飞秒激光加工的微纳结构不仅为HA的沉积提供了更多空间,而且其上的纳米颗粒有利于Ca^(2+)与PO_(4)^(3-)的集聚,加速HA晶核的形成,从而生成均匀、稳定的HA沉积层,提高Zr_(55)Cu_(30)Ni_(5)Al_(10)表面HA的沉积效果。