仿生疏水表面飛秒激光制備研究.pdf

1、超疏水表面是指與水接觸角大于150°且滾動角小于10°的表面，而形成超疏水表面主要因素是微結(jié)構(gòu)和低表面能，其中微結(jié)構(gòu)由于具有特定的物理或化學(xué)性能起到至關(guān)重要的作用，基于相關(guān)研究結(jié)果，在材料表面構(gòu)造微納結(jié)構(gòu)對提升疏水性極具重要意義。Ti6Al4V合金和復(fù)合材料具有強(qiáng)度大、熱性能好等優(yōu)點，在航空、航天以及其他等相關(guān)領(lǐng)域都有非常重要的應(yīng)用，然而，大多數(shù)鈦合金和復(fù)合材料表面都不具有自清潔性（疏水性能）。因此，制各出疏水鈦合金表面和復(fù)合材料表面，

2、對拓展鈦合金和復(fù)合材料在上述領(lǐng)域中的應(yīng)用以及滿足特殊應(yīng)用需求具有重要意義。目前，超快激光技術(shù)，特別是飛秒激光微納加工技術(shù)，具有超快時間分辨、超高峰值功率密度和超高聚焦能力三大特點，突破了材料和尺寸的限制，在制備微納結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用前景廣泛，有望成為解決制備鈦合金和復(fù)合材料表面微結(jié)構(gòu)的有效方式。
　　針對以上需求及背景，本文采用飛秒激光微納加工技術(shù)對鈦合金和復(fù)合材料表面進(jìn)行激光誘導(dǎo)、直寫及低表面能修飾等加工處理，重點研究了飛秒激光參數(shù)

3、對鈦合金和復(fù)合材料表面微納結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律的影響，系統(tǒng)表征了不同能量密度和脈沖個數(shù)等參數(shù)下的表面形貌，詳細(xì)測試并分析了鈦合金和復(fù)合材料的潤濕性能，主要結(jié)論如下:
　　(1)隨著飛秒激光能量密度和脈沖個數(shù)變化，鈦合金表面所產(chǎn)生的微結(jié)構(gòu)總是經(jīng)歷著四個階段，包括無激光誘導(dǎo)周期表面結(jié)構(gòu)階段、經(jīng)典條紋結(jié)構(gòu)階段、經(jīng)典與非經(jīng)典條紋共存階段、帶有經(jīng)典條紋結(jié)構(gòu)的微駝峰結(jié)構(gòu)階段。
　　(2)飛秒激光加工復(fù)合材料均可以在其表面制成了較為規(guī)整的菱柱或

4、正方體陣列，菱柱邊長為30μm～230μm不等，且每種角度(30°、60°、90°)參數(shù)下所加工得到菱柱的大小及其形狀基本一致，但菱柱的形貌則會因能量密度、掃描間距和掃描次數(shù)的不同而有所變化。
　　(3)研究表明，飛秒激光加工所得到的具有微納米結(jié)構(gòu)鈦合金表面和與疏水涂層相結(jié)合的具有微米級菱柱的復(fù)合材料表面均獲得了疏水性能，分別在能量密度為0.74J/cm2、脈沖個數(shù)為256、掃描間距為30μm以及能量密度為0.37J/cm2、脈沖