基于飞秒激光和石蜡蒸发沉积处理制备超疏水表面的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115945366A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211634702.6(22)申请日2022.12.19(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人王文君刘晓潘爱飞袁斯宾樊盼盼周梦闫英杰(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215专利代理师贺建斌(51)Int.Cl.B05D1/00(2006.01)B05D7/14(2006.01)B05D5/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称基于飞秒激光和石蜡蒸发沉积处理制备超疏水表面的方法(57)摘要一种基于飞秒激光和石蜡蒸发沉积处理制备超疏水表面的方法，先搭建飞秒激光扫描加工系统，然后通过计算机集成控制系统调控激光器输出激光参数及扫描振镜扫描参数，待加工基底固定于三维移动平台上，调整振镜位置至光束会聚焦点在基底待加工表面，通过二维扫描振镜控制软件，依次按照所规划不同扫描路径扫描不同次数，以获得“分级复合”阵列结构；在基底获得预期微纳结构基础上，搭建石蜡蒸镀处理实验装置，将石蜡加热至一定温度，使石蜡气化，再吸附、沉积在基底加工后表面，实现了低表面能修饰，并最终实现了超疏水表面的制备；本发明实现了低成本、高效率的超疏水表面低表面能修饰，能够高质量制备稳定且可控性较好的超疏水表面。CN115945366ACN115945366A权利要求书1/1页1.一种基于飞秒激光和石蜡蒸发沉积处理制备超疏水表面的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)采用紫铜基底作为加工对象；2)搭建飞秒激光扫描加工系统(1)：飞秒激光扫描加工系统(1)包括防震平台(1‑1)、高重频飞秒激光器(1‑2)、反射镜组(1‑3)、扩束镜(1‑4)、三维移动平台系统(1‑5)、二维扫描振镜(1‑6)和计算机控制系统(1‑7)；高重频飞秒激光器(1‑2)、反射镜组(1‑3)、扩束镜(1‑4)、三维移动平台系统(1‑5)、二维扫描振镜(1‑6)和计算机控制系统(1‑7)均布置在防震平台(1‑1)上，高重频飞秒激光器(1‑2)发射出的激光高斯光束经过反射镜组(1‑3)折转光路和扩束镜(1‑4)扩束后进入二维扫描振镜(1‑6)，二维扫描振镜(1‑6)将光束聚焦在三维移动平台系统(1‑5)的移动平台上表面，并通过三维移动平台系统(1‑5)调整焦点在Z轴上的位置；高重频飞秒激光器(1‑2)、三维移动平台系统(1‑5)和二维扫描振镜(1‑6)与计算机控制系统(1‑7)相连，并受其控制；3)高重频飞秒激光器(1‑2)受计算机控制系统(1‑7)控制输出基模高斯激光，波长为1030nm、脉宽240fs、单脉冲能量30μJ、重复频率1‑200KHz可调、平均功率1‑20W可调；4)将紫铜板材基底固定于三维移动平台系统(1‑5)的移动载物平台上，通过计算机控制系统(1‑7)调整激光焦点位于紫铜板材基底加工表面上，调控激光重复频率、扫描速度、以及扫描次数的参数，通过计算机控制系统(1‑7)控制二维扫描振镜(1‑6)，依次按照所规划不同扫描路径扫描不同次数，以在紫铜板材基底待加工表面获得预期微纳复合阵列结构，得到激光加工完成样品(2‑5)；5)搭建石蜡蒸发沉积处理实验装置(2)：石蜡蒸发沉积实验装置(2)包括铁架台(2‑1)、两爪夹(2‑2)、控温加热电炉(2‑3)、铁制坩埚(2‑4)；铁制坩埚(2‑4)内放固体石蜡，置于控温加热电炉(2‑3)加热垫上，两爪夹(2‑2)固定在铁架台(2‑1)上，两爪夹(2‑2)夹持激光加工完成样品(2‑5)，加工面向下且保持水平，置于铁制坩埚(2‑4)开口上方一定距离处；6)控温加热电炉(2‑3)通电加热至一定温度，待铁制坩埚(2‑4)内固体石蜡完全融化后，保持加热温度一定时间，通过蒸发的高温石蜡混合气在激光加工完成样品(2‑5)加工表面冷凝回固态以实现低表面能修饰，最终实现超疏水表面的制备。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤4)中聚焦于紫铜板材基底加工表面上的光斑直径为25～30μm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤4)中获得实现超疏水功能性表面的微纳多级复合阵列结构的具体参数为：激光重复频率100KHz、激光扫描间距10μm、激光扫描速度为500mm/s、激光平均功率为3W、扫描次数为2‑20次。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤4)中预期微纳复合阵列结构为“分级复合”阵列结构。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤5)中一定距离为10mm～20mm。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤6)中一定温度为150℃～200℃可调，一定时间为5min～10min。2C