飛秒激光誘導(dǎo)Zn片表面周期結(jié)構(gòu)及其潤濕性和光學(xué)性能研究
Femtosecond laser induced periodic structures on zinc plate and their wetting performances as well as optical properties.

1.8萬字 34頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘要 近年來利用飛秒激光在金屬表面直接誘導(dǎo)制備微納米結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ谋砻嫖⒓{米結(jié)構(gòu)制備技術(shù)這種表面結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)及控制金屬表面的光學(xué)特性和潤濕性能。所制備出帶有表面微納結(jié)構(gòu)的金屬材料在熱光伏發(fā)電、太陽能吸收體、以及生物光子學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
本文首先簡要介紹了飛秒激光的主要特點(diǎn)優(yōu)勢和各領(lǐng)域的用途，接著主要開展了飛秒激光在Zn金屬表面掃描輻照方式制備表面微納結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)研究。采用200mm焦長的透鏡將功率為290mW的飛秒激光聚焦在Zn片表面，利用線掃描輻照方式、在不同的掃描速度下對(duì)Zn片進(jìn)行了燒蝕。燒蝕區(qū)的掃描電鏡圖片表明，當(dāng)三維平臺(tái)的掃描速度從10mm/s減小到0.7mm/s時(shí)，燒蝕區(qū)的結(jié)構(gòu)從納米顆粒覆蓋的近波長周期結(jié)構(gòu)過渡到近波長周期結(jié)構(gòu)覆蓋的微米級(jí)顆粒鏈結(jié)構(gòu)。利用紫外可見分光光度計(jì)和接觸角測量儀對(duì)燒蝕后的鋅片區(qū)域進(jìn)行了光學(xué)性能測試和潤濕性能測試。光學(xué)測試結(jié)果表明，在高掃描速度下，燒蝕區(qū)光學(xué)反射率在小于650nm的短波長波段比較低，而在大于650nm的長波段比較高；在低掃描速度下，燒蝕區(qū)出現(xiàn)了寬譜段的超低反射率特性。潤濕測試結(jié)果表明，所有掃描速度下制備的燒蝕區(qū)均表現(xiàn)出了親水的性質(zhì)，并且掃描速度越低，親水性越好。我們運(yùn)用光學(xué)理論和潤濕模型對(duì)性能測試結(jié)果進(jìn)行了分析比較好地解釋了實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象。


關(guān)鍵詞： 飛秒激光 表面周期性結(jié)構(gòu) 掃描速度 潤濕 光學(xué)性