- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
定制化聚焦光束整形及其在激光材料加工中的应用
摘要： 除了优化激光参数和加工参数外，通过调整焦点强度分布还能有效实现对激光加工的精准控制并提升加工质量。本文探讨了不同定制化强度分布在飞秒激光微纳加工（如切割、打标及激光诱导周期性表面结构制备）中的适用性。通过不锈钢激光加工实验表明，光束整形单元的数值模拟结果与实验数据高度吻合。研究同时证实该光束整形装置能与材料加工中常用的振镜扫描系统和F-θ透镜良好配合。实验数据显示，该方法不仅能显著改善加工质量，还能大幅缩短加工时间。
关键词： 激光诱导周期性表面结构、环形光斑、飞秒激光加工、平顶光束、光束整形
更新于2025-11-21 11:01:37
-
在四面体非晶碳膜上形成的激光诱导石墨化周期性表面结构
摘要： 对超硬无氢四面体非晶碳（ta-C）薄膜上观察到的飞秒激光诱导周期性表面结构（LIPSS）、石墨化及膨胀现象进行了研究，并与氢化非晶碳（a-C:H）薄膜、氮化物薄膜及玻璃碳板进行对比。ta-C上形成LIPSS的阈值能量密度约为其他样品的两倍，且阈值附近的LIPSS周期Λ非常精细（约80纳米）。随着能量密度增加，Λ逐渐增大，在高能量密度下会快速增至约600纳米。此时烧蚀速率也急剧上升。此外，ta-C和a-C:H经辐照后发生石墨化并体积膨胀。随着能量密度提升，ta-C薄膜表层逐渐转变为纳米晶石墨且结晶度提高；但在更高能量密度下，其结晶度会突然恶化（类似低能量密度时的表现）。高能量密度下Λ与烧蚀速率的快速增加及结晶度的突然恶化，被确定为这些无序碳材料的共同现象。通过扫描点辐照实现大面积LIPSS形成与膨胀后，可在绝缘表面产生具有导电性和表面功能性的亚微米级高度平坦丘陵结构。
关键词： 石墨化、膨胀、激光诱导周期性表面结构、飞秒激光加工、纳米晶石墨、四面体非晶碳
更新于2025-09-23 15:21:01
-
钛合金上各类飞秒激光诱导表面结构形成过程中的化学效应
摘要： 本研究中，通过X射线衍射和辉光放电光谱等多种表面分析技术，系统表征了钛合金上飞秒激光诱导的各类表面结构（包括激光诱导周期性表面结构LIPSS/波纹、沟槽和尖峰）在化学成分、微观结构及力学性能方面的变化。油润滑往复滑动摩擦试验(RSTTs)结合能谱元素面扫描分析表明，不同激光加工结构的氧化层形成过程会直接影响摩擦磨损性能。研究发现，采用近波长尺度LIPSS（790 nm波长、30 fs脉宽、1 kHz频率）的飞秒激光扫描加工，可在材料表层形成深度达数百纳米、以非晶氧化物为主的梯度氧化层。而通过更高能量密度和单位面积脉冲数制备的周期性沟槽与不规则尖峰等表层结构，则会形成更厚的梯度氧化层，同样具有优异的减摩抗磨特性。这些飞秒激光诱导的纳米结构表层能有效阻隔RSTT中的金属直接接触，并可作为发动机油中特定减摩添加剂的锚定载体。
关键词： 摩擦学、飞秒激光加工、辉光放电光谱仪、表面化学、X射线衍射、激光诱导周期性表面结构、激光诱导氧化物层
更新于2025-09-23 15:19:57
-
通过飞秒激光加工制备的门可调对称双极结型晶体管
摘要： 基于范德华异质结构的二维（2D）双极结型晶体管（BJT）对未来纳米电子学的发展具有重要作用。本文介绍了一种利用飞秒激光加工技术制备黑磷与二硫化钼对称双极结型晶体管（SBJT）的简便方法。该SBJT因其对称结构展现出优异的双向电流放大性能。随后我们在SBJT一侧设置顶栅极，通过改变发射极与集电极间主要载流子浓度差，进一步探究静电掺杂对器件性能的影响。该SBJT还可作为栅极可调光电晶体管使用，具有优良的光电探测率及约21倍的光电流增益β值。通过扫描光电流成像技术确定了该光电晶体管中光电流放大的调控机制。这些成果推动了基于二维材料多功能纳米电子学应用的发展。
关键词： 飞秒激光加工，光电晶体管，二维材料，双极结型晶体管，栅极可调
更新于2025-09-23 15:19:57
-
飞秒激光加工实现玻璃上单步无掩模纳米光刻
摘要： 飞秒激光加工因其能在环境条件下对几乎所有材料进行快速微加工而被广泛应用于微制造领域。然而，由于透明介电材料光吸收率低，将其应用于高速大规模亚波长纳米加工（特别是二维纳米图案化）仍具挑战性。先前关于介电材料飞秒激光二维纳米加工的报道通常存在结构质量欠佳和长程均匀性不足的问题。本研究报道了一种无掩模激光纳米光刻技术，可在玻璃表面制备高质量二维周期性纳米穹顶结构。首先在玻璃样品表面镀覆薄铜膜，再经飞秒激光脉冲辐照。研究表明通过多能量密度工艺可调控纳米穹顶的周期与尺寸。更重要的是，本研究首次开发出单能量密度技术，实现了玻璃表面的高质量纳米图案化。通过动力学实验与数值模拟研究了纳米图案的形成机制。该技术为介电材料纳米加工提供了一种简便而高效的新方法。
关键词： 铜膜、纳米制造、纳米穹顶、飞秒激光加工、玻璃
更新于2025-09-23 15:19:57
-
飞秒激光在硅上制备的一维开放纳米纹理微通道阵列中毛细流动动力学的温度效应
摘要： 利用高速摄像研究了飞秒激光加工硅制成的开放纳米纹理微沟槽阵列中水的毛细流动随温度的变化关系。在23-80°C温度范围内，该吸液材料在进入粘惯性区之前的初始铺展阶段可实现极快速液体流动，最大流速达37厘米/秒。该材料的毛细性能在惯性区、粘惯性区及部分Washburn流动区均随温度升高而增强。在所有研究温度下均观察到经典的普适性Washburn流动区，证明其高温下同样具有普适性。该研究成果对开发应用于电子冷却、能量收集、提升工业锅炉临界热通量以及Maisotsenko循环技术的毛细材料具有重要意义。
关键词： 梅索琴科循环、电子冷却、硅、开放式毛细微通道、微结构、纳米结构、飞秒激光加工、毛细流动
更新于2025-09-23 15:19:57
-
金膜辅助飞秒激光加工提高蓝宝石烧蚀能力
摘要： 蓝宝石因其优异的光学和机械性能被广泛应用于民用及军用设备中。飞秒激光已被证实是加工蓝宝石材料的有效工具。然而，直接采用飞秒激光加工蓝宝石仍面临一些挑战，例如烧蚀形貌较差、激光能量吸收率低等问题。本研究探讨了镀有12纳米厚金膜（金膜包覆蓝宝石）的飞秒激光加工工艺。实验结果表明，金膜包覆蓝宝石的烧蚀形貌得到改善，熔融物质和热裂纹更少，且具有规则的坑状形貌与均匀的周期性表面结构。研究还发现，在100次脉冲条件下，金膜包覆蓝宝石的阈值能量密度较未包覆样品降低约56%。同时，金膜包覆蓝宝石的潜伏效应强于未包覆样品。我们进一步阐明金膜包覆蓝宝石的材料去除率较未包覆样品提高近两倍。为揭示金膜在蓝宝石激光加工中的增效机制，本研究分析了入射光子、自由电子与蓝宝石晶格声子之间的能量传递过程。该研究为提升蓝宝石激光烧蚀能力提供了指导依据。
关键词： 金膜、蓝宝石、材料去除率、烧蚀形貌、飞秒激光加工
更新于2025-09-19 17:13:59
-
飞秒激光处理金属的光谱吸收控制及其在太阳能热装置中的应用
摘要： 直接飞秒（fs）激光加工是一种无需掩模的制造技术，能有效调控材料的光学、电学、力学及摩擦学特性，具有广泛的应用潜力。然而，由于难以精确控制表面特性，飞秒激光处理表面在实际器件中的应用仍面临挑战。先前关于飞秒激光加工表面形貌控制的研究多聚焦于提升周期性微结构的均匀性。本研究基于等离子体杂化模型，通过调控表面纳米结构形貌实现对光谱吸收的更精准控制。我们实验验证了对多种金属（铜Cu、铝Al、钢及钨W）的光谱调控能力，成功制备出宽带光吸收器与选择性太阳能吸收器（SSAs）。首次证明飞秒激光加工表面可作为高温选择性太阳能吸收器使用——钨基选择性太阳能吸收器（W-SSA）作为高温太阳能接收器展现出卓越性能。当集成于太阳能热电发电（TEG）装置时，相比常规本征选择性光吸收材料钨，W-SSA使太阳能热电转换效率提升130%。
关键词： 光谱光吸收、等离子体杂化模型、选择性太阳能吸收器、太阳能热电发电、宽带光吸收器、飞秒激光加工
更新于2025-09-19 17:13:59
-
通过飞秒激光加工设计"超金属疏液"表面以大幅排斥液态金属：表面化学还是微观结构起关键作用？
摘要： 研究表明，液态金属（LM）在基底上的润湿性与水的润湿性存在显著差异。通过飞秒激光加工和适当的化学改性，分别获得了超疏水和超亲水的硅及聚二甲基硅氧烷表面。所有结构化表面均表现出优异的液态金属排斥性（即超金属疏液性），无论其具有超疏水性还是超亲水性。实验对比与接触模型分析表明，表面微观结构对赋予材料超金属疏液性起关键作用，而表面化学性质影响甚微——因为液态金属液滴在纹理化基底上接触模式由固/液接触转变为固/固接触。该超金属疏液表面构建原理的确立，将加速液态金属材料在柔性电路与液态机器人领域的应用进程。
关键词： 超疏水性、镓铟共晶合金、液态金属排斥性、飞秒激光加工、超金属疏水性
更新于2025-09-19 17:13:59
-
玻璃内部蓝光发射金属卤化物钙钛矿纳米晶体的三维激光辅助图案化及其可切换光致发光特性
摘要： 金属卤化物钙钛矿（MHPs）的高精度图案化对其器件应用至关重要。本研究展示了通过飞秒（fs）激光辅助技术在氧化物玻璃内部形成具有强蓝光发光（PL）的三维MHP纳米晶（NC）图案。我们的策略通过结合飞秒激光辐照与热处理工艺，实现了激光焦点区域周围玻璃内CsPb(Cl/Br)3 NCs的可控结晶与擦除。这些可逆图案展现出与激光诱导缺陷及MHP NCs热修复相关的可切换发光特性——这得益于MHPs柔软的离子晶体结构与低形成能。由于氧化物玻璃基质的强保护作用，相比胶体工艺，精细结构MHP微图案的激光打印能在多次循环中保持高度稳定性与鲁棒性。该研究为在稳定透明固体基质内创建发光图案提供了简易方案，在信息存储、三维显示、防伪标签及信息安全?；さ攘煊蚓哂兄匾τ们熬?。
关键词： 三维图案化、钙钛矿纳米晶体、可逆光致发光、激光辅助结晶、飞秒激光加工
更新于2025-09-16 10:30:52