Universiti Tsinghua komited untuk membangunkan teknik fabrikasi laser untuk menyediakan mikro/struktur nano permukaan dan meneroka aplikasi fungsinya. Kami telah mewujudkan keupayaan untuk mengawal ciri mikro dan skala nano secara individu dan halus serta mengawal cara ia digabungkan untuk membentuk pelbagai jenis struktur berbilang lapisan.
Kefungsian permukaan melalui mikro/struktur nano bukan sahaja bidang penyelidikan yang berkembang maju yang diilhamkan oleh bionik, tetapi juga penting untuk pelbagai aplikasi praktikal. Kunci untuk merealisasikan pelbagai fungsi permukaan ialah fabrikasi mikro dan struktur nano permukaan dengan saiz, lapisan dan komposisi yang boleh dikawal, yang memacu kemajuan berterusan teknologi mikro dan nanofabrikasi.
Pemendapan in-situ terkawal membuka kemungkinan baharu untuk mikro/struktur nano permukaan laser ultracepat
Penyelidik di Pusat Penyelidikan Pemprosesan Bahan Laser, Pusat Pengajian Sains dan Kejuruteraan Bahan, Universiti Tsinghua telah menghabiskan beberapa tahun membangunkan teknik fabrikasi laser untuk menyediakan mikro/struktur nano permukaan dan meneroka aplikasi fungsinya. Kami telah mewujudkan keupayaan untuk mengawal ciri mikrometer dan nano secara individu dan halus serta cara ia bergabung untuk membentuk pelbagai jenis struktur berbilang lapisan. Fungsi dan aplikasi yang telah kami siasat termasuk kebolehbasahan melampau, anti-aising, penyerapan cahaya jalur lebar, warna struktur, penyejatan air suria, pengurusan antara muka terma, sifat tribologi, spektroskopi Raman dipertingkat permukaan dan fotoelektrokatalisis untuk aplikasi tenaga.
Menggunakan laser ultrafast untuk mengawal fabrikasi struktur dengan lebih baik dan untuk membangunkan kaedah fabrikasi yang lebih fleksibel adalah salah satu fokus penyelidikan berterusan kami. Selain mengawal proses ablasi laser ultrafast, baru-baru ini kami telah menunjukkan bahawa pemendapan zarah selepas ablasi laser ultrafast in-situ permukaan pepejal juga boleh dikawal dan digunakan sebagai proses aditif mikro setempat untuk membina struktur permukaan berlapis. Pembentukan kepulan plasma adalah fenomena biasa dalam ablasi laser berdenyut pepejal.
Produk daripada plume plasma (cth, nanopartikel) boleh dikumpul untuk digunakan dalam cecair luaran (cth, dalam kes ablasi laser dalam cecair) atau substrat (cth, dalam kes pemendapan laser berdenyut). Sebaliknya, semasa penstrukturan permukaan laser ultrafast, beberapa nanopartikel dalam kepulan plasma dimendapkan in situ kembali ke permukaan yang disinari.
Untuk aplikasi khusus, ciri struktur yang didepositkan di situ memainkan peranan penting dalam meningkatkan sifat permukaan seperti penyerapan cahaya, kepekaan dan penukaran tenaga. Walau bagaimanapun, sama ada dan bagaimana untuk mengawal proses pemendapan in situ masih menjadi persoalan terbuka.
Kajian terbaru kami telah menunjukkan keupayaan untuk mengawal proses pemendapan in situ, contohnya, dengan membina struktur seperti kubu di atas tatasusunan mikrokon, dan bukannya hanya menghasilkan nanozarah yang diedarkan secara rawak. Mekanisme interaksi bahan laser yang didedahkan boleh merangsang minat penyelidikan masa depan dalam meneroka kemungkinan baharu menggunakan laser ultrafast untuk mengarang mikro/struktur nano permukaan berfungsi.
