一种利用超快激光技术制备金属超疏水仿生表面方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108393588A(43)申请公布日2018.08.14(21)申请号201611191896.1(22)申请日2016.12.21(71)申请人中国航空制造技术研究院地址100024北京市朝阳区八里桥北东军庄1号(72)发明人马国佳张伟刘星孙刚张晓兵(51)Int.Cl.B23K26/352(2014.01)B23K26/00(2014.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种利用超快激光技术制备金属超疏水仿生表面方法(57)摘要本发明公开了一种利用超快激光技术制备金属超疏水仿生表面方法，涉及仿生表面制造技术领域，包括以下步骤：金属样件进行机械研磨及抛光；金属样件进行超声波清洗；将超快激光更换为圆偏振滤光镜，然后进行微纳结构诱导处理；金属样件进行减阻微结构加工；将加工后的金属样件进行超声波清洗，之后放入氟硅烷液体溶液中浸泡，取出吹干。该方法充分利用了飞秒激光微纳加工技术特点，成功地制备了同时具有超疏水和减阻形貌的表面，最大限度的减少飞行环境下水滴在金属表面的停留，从而达到防潮、防冰效果最大化。CN108393588ACN108393588A权利要求书1/1页1.一种利用超快激光技术制备金属超疏水仿生表面方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）预处理：将待加工的金属样件用砂纸进行机械研磨及抛光；清洗：将抛光好的金属样件进行超声波清洗，得到洁净的金属样品；诱导处理：将超快激光更换为圆偏振滤光镜，然后超快激光对洁净的金属样件的表面进行微纳结构诱导处理；表面加工：将超快激光对诱导处理后的金属样件进行减阻微结构加工；再清洗：将加工后的金属样件进行超声波清洗，之后放入氟硅烷液体溶液中浸泡，取出吹干。2.根据权利要求1所述一种利用超快激光技术制备金属超疏水仿生表面方法，其特征在于：所述步骤（2）和所述步骤（5）在超声波清洗之后均采用冷风吹干。3.根据权利要求1所述一种利用超快激光技术制备金属超疏水仿生表面方法，其特征在于：所述步骤（3）中所述超快激光的激光入射方向与金属样件表面垂直，其激光扫描轨迹要与金属样件所受风向平行。4.根据权利要求1所述一种利用超快激光技术制备金属超疏水仿生表面方法，其特征在于：所述步骤（4）中的所述减阻微结构为沟槽状或菱形。5.根据权利要求4所述一种利用超快激光技术制备金属超疏水仿生表面方法，其特征在于：所述菱形结构的加工中，超快激光激光入射方向与所述金属样件表面垂直，其扫描轨迹为相互交叉的第一轨迹、第二轨迹、第三轨迹与第四轨迹，其中第一轨迹与第二轨迹相平行，第三轨迹与第四轨迹相平行，第一轨迹与第三轨迹之间的夹角呈锐角，扫描得到的菱形的两个小锐角端的连线与金属样件所受风向平行。6.根据权利要求4所述一种利用超快激光技术制备金属超疏水仿生表面方法，其特征在于：所述沟槽状结构的加工中，超快激光激光入射方向与所述金属样件表面垂直，其扫描轨迹为第五轨迹，第五轨迹与金属样件所受风向平行。2CN108393588A说明书1/5页一种利用超快激光技术制备金属超疏水仿生表面方法技术领域[0001]本发明涉及仿生表面制造技术领域，具体涉及一种利用超快激光技术制备金属超疏水仿生表面方法。背景技术[0002]如果金属表面具有超疏水功能，将使其在防水、防潮、防腐及防冰雪等方面应用具有较大潜力，自然界中的一些动植物表皮给了我们重要启示，这些表皮具有超疏水、自清洁及减阻等功能。研究表明在水中游动的鱼类或在空气中飞行的鸟类具有低阻力和低噪声特性，并具备超疏水特征，这种特性与生物体表的形态密切相关。典型生物表皮如鲨鱼皮结构，其表面宏观上看是排列整齐的沟槽状结构，进一步放大会发现其表面许多整齐排列的“皮质鳞突”组成，这些鳞突在长度方向有凹槽，可以调整水在其表面的流动。这些凹槽同时可阻止漩涡或者是湍流旋涡的形成，同时鲨鱼表面还会分泌一种低表面能的粘液，从而使其游动是具有较小的阻力。另外此类结构还具有疏水自清洁功能，如：以荷叶为典型代表的植物叶表面，它是由表面疏水的蜡状物质材料和微纳复合结构的乳突共同引起的，在扫描电镜下，我们可以看到荷叶表面是由许多间距为20-50μm，平均直径为5-9μm的乳突构成，而每个乳突表面又布满平均直径为124.3nm左右的纳米结构，并在乳突之间也同样布满纳米结构，这使得它具有超疏水功能，其与水的接触角达到162°左右，滚动角小于2°，灰尘等表面污染物可以被滚落的水滴带走而不留下任何痕迹。科研工作者对于动植物表面超疏水及减阻功能研究表明：其功能的实现主要有两个因素决定：一个是表皮为低表面能材料或分泌出低表面能液体，另一个则是表皮上具有超疏水或减阻的微纳二级结构。[0003]基于上述两个原则，科研工作者进行了较为广泛的研究。采用机