金属基超疏水性微结构表面的激光制备方法

摘要

本发明涉及微结构表面设计制备及激光微加工技术领域，其根据材料的特点来设计制备条件，并采用氧化法或覆膜法由飞秒激光于真空环境下制备出金属基微结构表面，以在不经任何表面处理的情况下一次性实现表面超疏水性。本发明操作简单、制备效率高。采用表面氧化处理或镀膜的方法由激光微结构一次性加工即可实现金属基超疏水表面的制备，工艺简单，加工快捷。具有可控性。激光能量、光斑直径、扫描速度等工艺参数独立可控，而且通过计算机程序控制实现激光线扫描和面扫描来获得不同的微结构形貌。

主权项

金属基超疏水性微结构表面的激光制备方法，其特征是采用氧化法为：(1)样品准备：将金属材料样品表面进行磨平抛光处理，对抛光后的样品表面进行清洗；(2)激光微结构加工：将准备好的样品置于真空靶室中，开启飞秒激光器，调节好相关的工艺参数后开始进行微结构加工；(3)表面清理：取出已加工好的样品，对其表面进行清理；其中对样品表面进行清洗的方法是：将样品在去离子水中超声清洗30分钟→用去离子水冲洗样品表面以去除表面杂质→分别用丙酮和无水乙醇清洗样品表面以去除表面有机物质→用去离子水冲洗样品表面去除表面残留清洗液→将样品表面用冷风吹干；对微结构表面进行氧化处理的方法主要有两种：一种是在微结构加工过程中往真空靶室中充入氧化性的气体，并控制气压使得样品表面在微结构加工的同时发生氧化；另一种是微结构加工完成时立即使真空靶室内恢复大气环境，并控制真空靶室内的温度，使样品表面在加热条件下于空气中氧化；激光微结构加工采用提供波长800nm、平均功率2.5W、重复频率1KHz、脉冲宽度130fs的飞秒激光输出的飞秒激光器，激光束经滤波片后进入振镜系统被聚焦，振镜系统最大扫描范围为6×6inch，最小扫描速度为1mm/s激光的通断及振镜系统的扫描范围和速度均由计算机程序进行控制和设定，此外通过计算机编程来实现微结构线扫描和面扫描；聚焦后的激光束经过石英玻璃窗进入真空靶室，直接作用于样品台上的样品表面，真空靶室内的真空度及加热温度由真空靶室控制箱来控制，真空度能够达1×10-5Pa，温度最大为800℃，氧化性气体的充入由气瓶及其上的减压阀来控制实现。