飞秒激光诱导钛表面可控微纳结构用于水下气泡操纵

论文摘要

针对典型金属材料钛,利用自主搭建的飞秒激光振镜扫描加工系统,加工了具有特定形貌特征的多尺度微纳结构.在此基础上对多尺度微纳结构的可逆润湿性及水下气泡操纵特性进行了实验探究,并从微观界面化学的角度阐释了可逆润湿性的调谐机理.研究结果表明:在飞秒激光烧蚀挤压作用下,钛表面诱导的多尺度微纳结构对原始表面的润湿性具有放大效应,固液接触角减小,水下气泡接触角增大;在辅助加热条件下,固液接触角增大,水下气泡接触角同时减小,气泡在表面完全铺展;随后将超疏水表面置于紫外灯下曝光,多尺度微纳结构上的液体接触角又开始减小,并最终实现了超疏水到超亲水性以及水下超亲气到超疏气的可逆调谐.另外,液体接触角与水下气泡接触角的可逆调谐特性呈现相反的变化趋势,这与固液气三相接触线的移动机制密切相关.本文对实现钛表面微纳结构设计与调控,提高具有可逆润湿性的金属表面在水下气泡操纵与收集,以及污水处理等领域的应用都具有重要意义.

论文目录

• 1 实验
• 2 结果与讨论
•   2.1 飞秒激光诱导多尺度微纳结构及表面润湿性分析
•   2.2 多尺度微纳结构钛表面的水下气泡润湿性研究
•   2.3 多尺度微纳结构钛表面的水下气泡操纵研究
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 张亦元,焦云龙,陈超,胡衍雷,李家文,肖轶,吴东

关键词: 飞秒激光,多尺度微纳结构,超疏水,可逆润湿性,气泡操纵

来源: 科学通报 2019年12期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 金属学及金属工艺

单位: 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系

基金: 国家自然科学基金(51805508,51875160,61475149,61675190)资助

分类号: TG665

页码: 1296-1302

总页数: 7

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