1 长春理工大学 国家纳米操纵与制造国际联合研究中心，吉林长春30022
2 佛山科学技术学院 机电工程与自动化学院，广东佛山585
为了实现大面积图案化铜微纳结构的制备，基于液相下激光烧蚀技术，以硅片为衬底，将其浸没在含有Cu2O微米粒子的乙醇溶液中，采用纳秒脉冲激光进行加工。研究了激光功率、扫描速度和扫描次数对铜微纳结构的影响，分析了图案化铜微纳结构的形成机制，并研究了图案化铜微纳结构的浸润特性。扫描电子显微镜结果表明，随着激光功率、扫描速度和扫描次数的增加，图案化铜微纳结构中的铜颗粒熔融现象加剧，光斑中心区域的纳米颗粒粒径逐渐增大，光斑交界处形成呈现周期性分布的微米量级单元结构。能量色散X射线光谱证明少量Cu元素分布在光斑中心区域，大量Cu元素集中在光斑交界处。随着扫描次数的增加，样品表面粗糙度和纯净水/食用油接触角均呈现先上升后下降的趋势。当扫描次数为6时，表面平均粗糙度为（1.3±0.11）μm，纯净水接触角可达（155.2±1.5）°，食用油接触角达（100.0±1.3）°。该大面积图案化铜微纳结构制备方法简单快速，无粉尘污染，在微流体芯片、集水系统和废水处理等领域具有广泛的应用前景。
激光烧蚀 图案化铜微纳结构 浸润特性 二元结构 laser ablation patterned Cu micro-nano structure wetting characteristic binary structure 光学 精密工程
2023, 31(15): 2248
1 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点试验室, 湖南 长沙 410082
2 智能激光制造湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410082
3 湖南大学机械与运载工程学院, 湖南 长沙 410082
近年来, 由于越来越多的工业含油污水产生和频繁泄油事故的发生, 因此开发用于油水分离新技术十分重要。传统的油水分离材料由于存在制备工艺复杂, 商业可用性低以及无法适应恶劣环境, 大多数方案都无法进行大规模生产, 且无法对重密度和轻密度油同时生效。受到鱼鳞的启发, 制备了一种具不对称浸润特性的金属网格。通过用飞秒激光处理不锈钢网的一面, 并在另一面上喷涂打印机粉末, 使得网格的两面对水和油表现出不同的亲疏性。激光处理的表面超亲水并且水下疏油, 此侧对水的接触角降为接近0°, 对油的接触角增加至131°; 而喷涂粉末的表面亲油并且疏水, 此侧水的接触角增加至138°, 而油的接触角将为0°。因此当油水混合物接触到金属网格某一面时, 表现出亲性的液体就会在重力作用下透过网格, 而表现出疏性的一面则会被阻隔, 从而实现了油水的分离效果, 且该网格对重油和轻油的分离均有效果, 二者的分离效率均超过95%。
飞秒激光 油水分离 浸润特性 微纳结构 femtosecond laser oil/water separation wetting property micro-nano structure
