1 西安交通大学 电子与信息工程学院，陕西省信息光子技术重点实验室，西安交通大学 机械制造系统工程国家重点实验室，西安 710049
2 西安交通大学 机械工程学院，西安 710049
仿生超疏水表面在油水分离、防结冰、自清洁等方面具有广阔的应用前景。但是由于其表面结构的脆弱所造成的不稳定性，使其在应用时受到较大限制。飞秒激光作为一种通用的微纳加工方法，在超疏水表面的制备中有许多明显的优势，并且适用于几乎任何硬质材料的加工。本文从浸润性的基本模型出发，分析了耐久型超疏水表面的特点，针对耐久型超疏水表面的飞秒激光制备方法以及应用进行了概述，从聚合物、玻璃以及金属等物质的超疏水表面的飞秒激光制备进行了归纳。对超疏水表面在油水分离、防结冰、自清洁等方面的应用研究进行了综述。最后总结了利用飞秒激光制备耐久型超疏水表面所面临的挑战。
耐久性 超疏水表面 飞秒激光 油水分离 抗冰 Durability Superhydrophobic Femtosecond laser Oil-water separation Anti-icing
1 西安交通大学电子与信息学部电子科学与工程学院，陕西 西安 710049
2 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，陕西 西安 710049
3 陕西省信息光子技术重点实验室，陕西 西安 710049
4 西安交通大学机械工程学院，陕西 西安 710049
随着科技的发展，柔性电子器件在医疗健康、柔性机器人以及人机交互领域中的应用越来越广泛。柔性电子器件的关键在于柔性电极材料，传统柔性电极材料如结构化的金属薄膜、金属纳米颗粒/线以及导电聚合物等存在高延展性与高导电性无法同时满足的问题。镓基液态金属作为一种室温下呈现液态的金属材料，具备金属高导电性的同时也具有无限延展性，是一种理想的柔性电极材料，是近年来的研究热点。对液态金属进行图案化处理是制备液态金属基柔性电子器件的必要环节。重点介绍了以浸润性调控的方法实现液态金属图案化的工艺。激光作为一种精密加工方式，被常用来制备各种功能表面，同时也是调控液体浸润性的主要手段之一。结合激光的高精密加工能力与液态金属优异的电学性能，能够实现高分辨率、多功能以及高集成度的液态金属电子器件制备。综述了近年来国内外在激光制备液态金属柔性电子器件方面的主要工作，并展望了未来激光制备高性能液态金属电子器件的前景。
激光技术 液态金属 激光 浸润性 图案化 柔性电子器件 中国激光
2022, 49(10): 1002505
西安交通大学电子科学与工程学院, 陕西 西安 710049
超疏水表面由于具有广阔的应用前景而引起了研究者的关注。与传统的微纳加工方法相比,飞秒激光技术具有加工材料广、加工精度高和可控性强等优势,目前已成为制备超疏水表面的一种有效途径。本文介绍了飞秒激光微纳加工的特点以及润湿性的理论基础,总结了近些年来采用飞秒激光技术在不同材料表面构筑超疏水表面的研究进展,并对其应用进行了介绍,最后探讨了目前该领域存在的问题及未来的发展方向。
激光光学 飞秒激光 超疏水表面 润湿性 微纳结构 仿生表面
1 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710049
2 西安交通大学电子与信息工程学院, 陕西省信息光子技术重点实验室, 陕西 西安 710049
3 西安交通大学机械工程学院, 陕西 西安 710049
仿生超滑表面由于能抗各种液体甚至动植物黏附,因而具有非常重要的研究价值和广泛的应用前景。飞秒激光微加工技术具有材料普适性强、加工精度高、可控性强等特点,在制备和调控特殊浸润性表面方面具有非常突出的优势。从仿生制造的角度出发,首先介绍了飞秒激光微加工在构建和控制超疏水表面、水下超疏油表面的相关研究进展,分析了其在实际应用中的局限和不足;概述了超滑表面的制备原则及飞秒激光制备超滑表面的工艺方法,系统地总结了飞秒激光制备的各类超滑表面,及其对多种液体和气泡的操控;介绍了超滑表面的一些典型应用;最后总结和讨论了飞秒激光制备超滑表面研究和应用中存在的问题及发展前景。
激光光学 飞秒激光 仿生 浸润性 液体灌注多孔滑动表面 超滑表面 激光与光电子学进展
2020, 57(11): 111413
1 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710049
2 西安交通大学电子与信息工程学院陕西省信息光子技术重点实验室, 陕西 西安 710049
3 西安交通大学机械工程学院, 陕西 西安 710049
光学器件的小型化、集成化是现代光学系统发展的重要趋势。在微小光学器件中,阵列化折射成像微光学器件主要包括微透镜阵列器件等,广泛应用于成像、计量、波束整形等领域。针对红外波段成像、计量测量、激光加工等领域的特殊应用需求,红外波段工作的微透镜阵列器件受到了广泛重视,并得到迅速发展。总结了红外微透镜阵列器件的发展及制备方法,包括使用不同材料、不同制造方法制备红外微光学器件,以及红外微透镜阵列器件在红外波段成像、计量、并行加工、光束匀化方面的应用,分析了红外微透镜阵列器件及其制造方法存在的挑战与机遇。
红外波段 微透镜 微透镜阵列 红外成像 激光与光电子学进展
2020, 57(7): 071607
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory for Manufacturing System Engineering and Key Laboratory of Photonics Technology for Information of Shaanxi Province, School of Electronics & Information Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China
2 School of Mechanical Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China
In this Letter, we propose the electronic manipulation of localized surface plasmon resonance for active tuning in near-field nanofocusing. We theoretically studied the excited graphene tuning of the nanofocusing field in few-layer graphene (FLG)-based hybrid nanotips. It is revealed that the normalized enhanced electric field can be significantly promoted to more than 300 times. It is also observed that resonant peaks can be unprecedently modified by the electron state of excited graphene that is embedded in the substrate. It shows the possibility of flexible tuning of plasmon resonances via controlling the electron excitation state of graphene for specific advanced near-field nanofocusing applications.
250.5403 Plasmonics 000.6800 Theoretical physics 260.2110 Electromagnetic optics Chinese Optics Letters
2019, 17(7): 072501
1 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710049
2 西安交通大学电子与信息工程学院陕西省信息光子技术重点实验室, 陕西 西安 710049
3 西安交通大学机械工程学院, 陕西 西安 710049
飞秒激光直写技术广泛应用于微加工领域,并在仿生特殊润湿性材料领域取得了重要进展。总结了国内外关于飞秒激光微加工技术在仿生超疏水领域的最新应用进展,并从超疏水表面材料、超疏水相关的功能浸润性和超疏水材料的应用三个方面分别进行了阐述,并展望了该领域未来的发展与挑战。
激光技术 飞秒激光微加工 超疏水 仿生润湿性 可调黏滞性 油水分离 激光与光电子学进展
2018, 55(11): 110001
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering and Key Laboratory of Photonics Technology for Information of Shaanxi Province, School of Electronics and Information Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China
We theoretically investigate the dynamics of thermalization in Au-Ti double-layered film irradiated by a femtosecond laser pulse. A nonequilibrium thermal relaxation model is proposed to study the energy deposition and transport processes during femtosecond laser pulse heating of double-layered film. The maximum phonon temperature on the Au layer can be greatly adjusted by optimizing the thickness of the Au layer. In addition, the effect of Au-layer thickness on the thermalization dynamics of the Au-Ti system is examined in detail. This study provides a new way to increase the resistance of mirrors to thermal damage in applications of high-power lasers.
Chinese Optics Letters
2015, 13(Suppl): S21414
1 西安交通大学机械工程学院机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710049
2 西安交通大学电子与信息工程学院陕西省信息光子技术重点实验室, 陕西 西安 710049
在传统双温模型中引入傅里叶热扩散机制，提出了一种时间序列热弛豫模型。数值研究获得了飞秒激光整形脉冲与金膜作用的跨时间尺度(飞秒～纳秒)热弛豫特性及温度场时空进化规律，并获得了双温弛豫周期与整形冲间隔的依赖关系。该研究对于澄清飞秒激光与金属作用的超快热弛豫机制，调控飞秒激光微纳加工中的超快加热过程具有重要意义。
超快光学 飞秒激光 整形脉冲 热弛豫 双温模型
