飞秒激光加工碳纳米管薄膜理论与试验研究

发布时间：2023-04-09 19:24

　　碳纳米管(Carbon Nanotubes CNTs)薄膜为微纳米级厚度薄膜类碳材料,其具有良好的光学、力学、较高导电性可以应用在柔性设备、微型传感器和太阳能电池等方面。飞秒激光因其极高的峰值功率和极短的脉冲宽度几乎可以实现任何材料的精密微加工,是CNTs薄膜指定结构精密制造的一种有效手段。本文采用飞秒激光对CNTs薄膜进行了理论与试验研究。首先,本文对飞秒激光与CNTs薄膜在时间尺度上相互作用的物理过程进行了讨论,描述了飞秒激光与CNTs薄膜作用的双温模型,通过该模型利用COMSOL对飞秒激光与材料相互作用过程中电子与晶格温度随时间的变化进行了模拟与分析。同时采用飞秒激光对CNTs薄膜进行了烧蚀试验,讨论了脉冲宽度300fs、不同波长条件下材料的烧蚀阈值。其次,在理论研究的基础上研究飞秒激光烧蚀CNTs薄膜材料的影响规律,通过优选打孔的方式采用不同的飞秒激光参数(波长、脉冲能量、脉冲数量)对CNTs薄膜进行烧蚀研究。研究结果表明较短的激光波长可以烧蚀较小的材料烧蚀孔径,但产生相对较大的CNTs抛出物;激光的脉冲能量是影响CNTs薄膜烧蚀孔径的主要影响因素且烧蚀孔径随着脉冲能量的增加而...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究目的和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 激光加工技术国内外研究现状
        1.2.2 飞秒激光加工理论国内外研究现状
        1.2.3 飞秒激光及超短脉冲激光加工研究进展
        1.2.4 激光加工碳纳米管的研究进展
    1.3 本文主要研究内容
第2章 飞秒激光加工碳纳米管薄膜理论研究
    2.1 飞秒激光加工特点与优势
    2.2 飞秒激光与碳纳米管薄膜相互作用的物理过程
    2.3 飞秒激光烧蚀碳纳米管薄膜阈值计算
    2.4 飞秒激光加工碳纳米管薄膜模拟热分析
        2.4.1 飞秒激光加工碳纳米管薄膜双温模型
        2.4.2 飞秒激光加工碳纳米管薄膜模拟
        2.4.3 飞秒激光加工碳纳米管薄膜理论研究
    2.5 本章小结
第3章 飞秒激光加工碳纳米管薄膜试验研究
    3.1 飞秒激光加工试验系统
    3.2 飞秒激光烧蚀碳纳米管薄膜研究
        3.2.1 飞秒激光脉冲能量对烧蚀孔的影响
        3.2.2 脉冲数量对微孔加工的影响
        3.2.3 波长对微孔加工的影响
    3.3 飞秒激光切割碳纳米管薄膜
        3.3.1 飞秒激光切割碳纳米管的Raman分析
        3.3.2 激光脉冲能量对碳纳米管薄膜切割的影响
        3.3.3 激光扫描速度对碳纳米管薄膜切割的影响
    3.4 本章小结
第4章 飞秒激光切割碳纳米管薄膜对拉伸性能影响研究
    4.1 碳纳米管薄膜结构变形过程分析
    4.2 碳纳米管薄膜拉伸实验介绍
    4.3 碳纳米管薄膜拉伸理论拉伸性能
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的论文和专利
致谢



本文编号：3787594