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激光诱导周期性表面结构实现表面功能化
摘要： 近年来，随着对激光诱导周期性表面结构（LIPSS）形成机制理解的深入，其在调控材料光学、力学及化学性能方面的应用日益广泛。这类结构强烈依赖于激光束偏振态，通常由超短线性偏振激光脉冲辐照后形成。学界最广为接受的解释是：入射激光辐射与辐照材料表面传播或散射的电磁表面波发生干涉，导致强度调制，最终形成周期从数百纳米至数微米不等的平行选择性烧蚀结构。该结构的多样性源于其高度可重复性——适用于不同波长、脉宽和重复频率的激光源，可实现定制化的微纳级空间分辨率，并与高速扫描设备结合时能兼容工业级加工速度。本文综述了LIPSS表面功能化这一新兴领域的最新应用，包括流体输运仿生功能、润湿性调控、技术材料特殊光学响应、金属表面摩擦学性能提升，以及医疗器械用细菌/细胞生长控制等众多方向。
关键词： 应用、激光加工、表面功能化、激光诱导周期性表面结构（LIPSS）
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过压电传感器监测激光切割过程中的陶瓷切缝
摘要： 先进陶瓷因其独特性能在工业中广泛应用。然而，由于陶瓷部件具有高硬度和脆性，采用传统方法进行加工十分困难。就此而言，激光加工技术（LBM）作为传统方法的替代方案应运而生，能够通过更精确、侵入性更小的技术实现工件加工。尽管激光加工具有诸多优势，但由于先进陶瓷加工被视为随机过程，该工艺仍需深入研究。因此需要实时监测系统来优化陶瓷激光加工。本文提出一种创新方法：利用低成本压电传感器（PZT）和数字信号处理技术，对陶瓷部件激光切割过程中的切缝进行监测。在不同加工条件下对氧化铝陶瓷工件表面进行了测试，通过数字显微镜测量切缝尺寸，并以2MHz采样率采集PZT传感器的原始信号。通过时域和频域分析寻找与加工条件相关性最佳的频段，最终计算线性回归以建立PZT信号与实测切缝的关联。结果表明压电传感器对加工过程中产生的声学活动具有敏感性，可实现切缝的实时监测。因此，本文提出的方法可有效应用于激光切割过程的监测。
关键词： 监测、数字信号处理、陶瓷、激光加工、压电换能器
更新于2025-09-23 15:21:01
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具有光纤内气泡法布里-珀罗干涉仪的高灵敏度应变传感器
摘要： 我们提出了一种激光加工方法，用于制造全光纤气泡柱腔法布里-珀罗干涉仪（FPI），该器件可作为高灵敏度应变传感器。其中气泡微结构（尤其是腔长与侧壁厚度）具有完全可控性。实测该应变传感器的灵敏度高达56.69 pm/με，比现有大多数FPI应变传感器高出数倍。其温度灵敏度低至0.682 pm/°C，使拉伸应变与温度的交叉灵敏度降至0.012 με/°C。此外，该传感器还具有设计灵活、制备简单、重复性高等优势，在实际应用中极具前景。
关键词： 高灵敏度、光纤、法布里-珀罗干涉仪、激光加工、应变传感器
更新于2025-09-23 15:21:01
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激光表面熔凝处理的MoSi2-Mo5Si3共晶复合材料的微观结构与力学性能
摘要： 对MoSi2-Mo5Si3共晶复合材料单晶基体进行激光表面熔凝（LSM）处理，旨在验证通过增材制造工艺利用扫描激光束实现组织细化和共晶复合材料在籽晶单晶顶部外延生长的力学性能改善可行性。研究表明，LSM能够获得既保持共晶板条状组织特征、又维持基体单晶晶体取向的共晶复合材料。经LSM处理后，共晶板条状组织从基体的数微米显著细化至数十纳米量级（43±7 nm），同时保持取向关系。由于组织细化，硬度从基体的11.60±0.04 GPa提升约38%至LSM处理区的15.96±0.42 GPa，断裂韧性从基体的3.8±0.3 MPa·m1/2提高约34%至LSM处理区的5.1±1.5 MPa·m1/2。
关键词： 机械性能、微观结构、硅化钼、激光加工、共晶复合材料
更新于2025-09-23 15:19:57
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超短脉冲激光烧蚀诱导不锈钢微观结构的演变
摘要： 不锈钢的超短脉冲激光烧蚀过程伴随着不同微观结构的演变。根据能量密度、累积能量和激光扫描次数，表面会形成由杂质引起的锥体、激光诱导周期性表面结构、锥状突起（CLP）以及热凸起。通过精心选择加工策略和激光参数，这些通常不希望出现的形貌既可被诱发也可被抑制。研究范围显示，在采用圆偏振光的515纳米亚皮秒激光精确定义加工中存在一个较小的工艺窗口，可获得较低表面粗糙度。迄今为止，CLP的形成机理及其影响因素尚未完全明确，本研究首次报道了前驱波纹结构。这些前驱波纹具有约2微米间距的超波长周期性，最早在第二层烧蚀后出现。初步推测，第一道激光扫描时由脉冲与搭接重叠产生的低空间频率激光诱导周期性表面结构可能是CLP演变的根源。此外，CLP的生长具有显著的晶粒取向依赖性和偏振态依赖性。该锥状突起优先在所检奥氏体不锈钢面心立方晶体的{110}晶面形成，线偏振激光辐射会呈现10微米尺寸的1:1高宽比。截面近界面区域的纳米压痕研究表明，这种CLP结构具有优异的力学性能。
关键词： 激光加工、激光诱导周期性表面结构、超短激光脉冲、正交加工、纳米压痕、自组装结构、锥状突起
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过激光辅助铜膜图案化技术实现柔性可调紧凑型微带天线的开发
摘要： 本文介绍了一种用于工业、科学和医疗（ISM）频段的可调谐紧凑型微带天线的设计与快速原型制作。采用激光加工技术作为天线制造的快速精准方法。该天线整体尺寸为65×46×0.127毫米，通过将介电常数为3.5的柔性聚酰亚胺Kapton基板夹在两层柔性铜带之间制成——分别作为辐射贴片和接地板。辐射贴片采用蜿蜒结构设计并设置三个开槽，实现在不增大天线整体尺寸的前提下（缩减87%体积），将微带天线谐振频率从2.4GHz降至900MHz。通过弯曲和拉伸测试研究了机械应力对天线性能的影响：沿x轴和y轴分别以86毫米和150毫米最小曲率半径进行压缩弯曲时，谐振频率最大增幅分别为3.1%和1.3%；沿x轴和y轴分别以79毫米和162毫米最小曲率半径进行拉伸弯曲时，谐振频率最大降幅分别为4.2%和0.3%。当沿y轴施加0.09%应变拉伸时，测得谐振频率整体下降0.9%。
关键词： 机械应力、柔性聚酰亚胺基板、紧凑型可调天线、微带贴片天线、激光加工
更新于2025-09-23 15:19:57
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自组装与激光晶化的硫系化合物超表面发光
摘要： 亚波长周期性限域能够集体且选择性地增强局部光强，并实现对纳米尺度光致相变的调控。标准纳米加工工艺会导致光学相变材料（尤其是硫系化合物）出现几何与成分不均匀性，因为这些材料化学和热稳定性较差。本研究利用溶液法薄膜的流体特性，通过共振增强发光的自组装平面硫系纳米结构阵列，构建了全介质光学超表面。图案化硅膜作为模板塑造硫系超表面结构——溶液法制备的硫化砷超表面结构在悬浮的250纳米硅膜模板中自组装形成。该周期性纳米结构显著呈现了局域光-物质相互作用（如入射光子吸收、拉曼发射和光致发光），同时边界对热分布的调控改变了光热结晶过程，从而在场增强区域内形成各向异性纳米发射体。这种混合结构展现出波长选择性的各向异性光致发光，这是周期性纳米结构中共振导模集体响应的特征行为。共振增强的珀塞尔效应可提升局域光发射的量子效率。
关键词： 光学天线、激光加工、光学纳米结构、超表面、拉曼发射
更新于2025-09-23 15:19:57
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激光诱导钼表面纳米及微结构在多级降压收集器中用于二次电子抑制的应用
摘要： 激光加工钼金属表面方法最初被提出用于提高多级降压收集极（MDCs）的效率。本研究对激光处理钼金属样品的二次电子发射率（SEY）、表面几何形貌及化学状态进行了表征。首次探究了激光参数与入射初级电子角度对钼表面激光诱导纳米/微米结构SEY特性的影响，系统研究了激光加工图案、功率、间距及扫描速度对表面形貌和SEY的影响规律，实现了激光处理钼金属表面SEY最大值低于1的目标。通过分析激光处理前后钼金属Mo 3d和O 1s核心能级光谱，阐明了钼的相应氧化态及其相对分布情况。
关键词： 二次电子产额、激光加工、钼金属
更新于2025-09-23 15:19:57
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纯钛在激光淬火条件下的非等温β晶粒生长行为
摘要： 通过对纯钛进行激光淬火处理，初步揭示了钛合金激光诱导非等温β相晶粒生长行为。结果表明，在有限的激光作用时间内，原始β晶粒显著长大。通过建立结合数值近似的有限元模型，测得激光诱导非等温条件下原始β晶粒生长的激活能为44.4 kJ/mol，该数值与等温条件下的结果相当。激光诱导非等温条件下纯钛的晶界迁移行为与等温条件相同，但由于激光束的高热输入，原始β晶粒生长动力学过程显著加快。
关键词： 非等温、激光加工、纯钛、晶体生长
更新于2025-09-23 15:19:57
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激光辅助玻璃基密封抛光瓷质砖表面以提高抗污性
摘要： 本研究旨在开发一种抛光瓷质砖表面孔隙永久密封的新方法：先采用陶瓷熔块填充孔隙，再通过激光密封确保材料固着。与陶瓷基体兼容的激光密封参数为：聚焦高度(z)105毫米、扫描速度(v)2640毫米/分钟，以及750、800和850瓦的功率值。为确定工作参数，采用所述功率对三种固体含量分别为30%、50%和70%（重量比）的陶瓷熔块进行密封测试。使用固体含量50%的熔块1和70%的熔块3，并按本方案处理，获得了高耐污性抛光炻瓷砖。相比现有处理工艺，该方案显著提升了易清洁性，证明其能有效改善耐污性能，符合ISO 13006:2012标准要求。
关键词： 陶瓷熔块。激光加工。瓷质砖?？紫堵省？刮坌?。
更新于2025-09-23 15:19:57