研究目的
研究激光烧蚀参数对激光制备石墨烯纸微筛孔结构的影响,以应用于生物流体过滤或开采液中固体颗粒分离等特定领域。
研究成果
1. 石墨烯纸的形貌显示出多层石墨烯花瓣平行排列的结构。 2. 激光脉冲能量对加工结果至关重要,较低脉冲能量产生的孔径更小且边缘质量更佳。 3. 成孔后增加脉冲数量对孔径影响不大,但可能降低边缘质量。 4. 成功制备微筛需每孔20微焦时采用50至70个脉冲,或50微焦时采用30至50个脉冲。
研究不足
该研究的局限性在于所使用的激光烧蚀特定参数(脉冲能量、持续时间、波长和重复频率)以及石墨烯纸的材料特性。研究结果的适用性可能仅限于类似材料和激光系统。
1:实验设计与方法选择:
采用皮秒激光烧蚀法制备石墨烯纸微筛。研究通过使用不同脉冲能量和脉冲次数的脉冲激光辐射在微筛上钻孔。
2:样本选择与数据来源:
使用厚度为80-100微米的石墨烯纸,由波兰卢卡西维茨研究网络-电子材料技术研究所化学合成与薄层石墨烯部门生产。
3:实验设备与材料清单:
PL2210/SH/TH/FH皮秒激光器(EKSPLA)、扫描电子显微镜(Quanta 250 FEG SEM,FEI)以及用于参数优化的MATLAB软件。
4:实验步骤与操作流程:
使用能量为5至100微焦耳、脉宽60皮秒、波长355纳米、重复频率1千赫兹的激光脉冲钻孔。每个孔采用10至100次脉冲的冲击方法。
5:数据分析方法:
基于孔径和边缘质量评估钻孔质量,并将结果与MATLAB中的拉盖尔-高斯计算进行比较。
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picosecond laser
PL2210/SH/TH/FH
EKSPLA
Used for laser ablation to fabricate graphene paper microsieves.
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scanning electron microscope
Quanta 250 FEG SEM
FEI
Used to investigate the morphology of graphene paper before and after laser ablation.
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optical beam expander
BE05-355
Thorlabs
Used to enlarge the laser beam five times for quality improvement.
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telecentric lens
S4LFT4010/126
SILL
Used to focus laser radiation on the surface of the processed material.
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sliding table
PT3/M
Thorlabs
Used for positioning the material during laser processing.
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iris diaphragm
? 5.8 mm
Used to cut out the high-quality central part of the laser beam.
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galvanometric scanner
SS-IIE10 355 nm
RAYLASE
Used with a telecentric lens to focus radiation on the surface of the processed material.
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