Få mere kontrol over fremstillingen af ​​overflademikro/nanostrukturer ved hjælp af ultrahurtige lasere

Overfladefunktionalisering via mikro/nano-strukturering er ikke kun et blomstrende forskningsområde inspireret af bionik, men også af stor betydning for forskellige praktiske anvendelser. Nøglen til at opnå forskellige overfladefunktioner er fremstillingen af ​​overflademikro/nano-strukturer med kontrollerede dimensioner, hierarkier og sammensætninger, hvilket driver den kontinuerlige udvikling af mikro/nano-fremstillingsteknikker.

Forskere fra Laser Materials Processing Research Center ved School of Materials Science and Engineering ved Tsinghua University, Kina, har brugt år på at udvikle laseraktiverede fremstillingsteknikker til at forberede overflademikro/nano-strukturer og udforske deres funktionelle applikationer.

Værket med titlen "Localized in-situ deposition:a new dimension to control in fabricating surface micro/nano structures via ultrahurtig laser ablation" blev udgivet i Frontiers of Optoelectronics .

Forskerne har etableret evnerne til separat og fint at kontrollere mikro- og nanoskala-funktionerne samt kontrollere, hvordan de kombineres til at danne forskellige typer multi-level-strukturer, siger forskerne. De funktioner og anvendelser, de har undersøgt, omfatter ekstrem befugtning, anti-isning, bredbåndslysabsorption, strukturelle farver, fordampning af solvand, termisk grænsefladestyring, tribologiske egenskaber, overfladeforbedret Raman-spektroskopi og fotoelektrokatalyse til energianvendelser osv.

At få mere kontrol over strukturfremstillingen ved hjælp af ultrahurtige lasere og udvikle mere fleksible fremstillingsmetoder er et af deres kontinuerlige forskningsfokus. Ud over at kontrollere den ultrahurtige laserablationsproces har de for nylig demonstreret, at in-situ aflejringen af ​​partikler efter ultrahurtig laserablation af faste overflader også kunne kontrolleres og bruges som en lokaliseret mikroadditiv proces til at ophobe hierarkiske overfladestrukturer.

Plasmafanedannelsen er et universelt fænomen, der opstår under pulserende laserablation af faste stoffer. Produkterne (nanopartikler) fra plasmafanerne kan opsamles til brug af eksterne væsker (i tilfælde af laserablation i væsker) eller substrater (i tilfælde af pulserende laseraflejring).

I modsætning hertil afsætter nogle af nanopartiklerne fra plasmafanerne in situ tilbage til de bestrålede overflader under ultrahurtig laseroverfladestrukturering. Til specifikke applikationer spiller de in-situ aflejrede strukturelle træk en væsentlig rolle i at forbedre overfladeegenskaber som lysabsorption, følsomhed og energiomdannelse.

Hvorvidt og hvordan in-situ aflejringsprocessen kan kontrolleres, er dog stadig et åbent spørgsmål. Deres seneste undersøgelser viste en evne til at kontrollere in-situ aflejringsprocessen, for eksempel at bygge fortlignende strukturer oven på mikrokeglearrays i stedet for blot at producere tilfældigt fordelte nanopartikler. Den afslørede laser-stof interaktionsmekanisme kan motivere fremtidige forskningsinteresser til at udforske nye muligheder i fremstillingen af ​​funktionelle overflademikro/nano-strukturer ved hjælp af ultrahurtige lasere.

Flere oplysninger: Peixun Fan et al., Lokaliseret in-situ aflejring:en ny dimension til kontrol ved fremstilling af overflademikro/nano-strukturer via ultrahurtig laserablation, Grænser for optoelektronik (2023). DOI:10.1007/s12200-023-00092-1

Leveret af Higher Education Press