激光诱导自由曲面周期性纳米结构图案与着色

发布时间：2025-01-03 22:53

　　 利用波长为532nm、脉宽为90ns的纳秒激光器,精密五轴运动系统,以及自主研发的计算机辅助制造程序,通过精确控制机械运动和激光辐照参数,在平面和自由曲面上制备了周期性亚波长条纹。研究了不同激光能流密度和扫描速率对条纹形成的影响,发现能流密度F=7.52J/cm²和扫描速率v=7mm/s时,形成最佳条纹。结合激光偏振控制器件,发展了一种同步偏振控制技术,实现对激光偏振方向的同步控制,从而实现对条纹方向的精确操控。同时研究了不同的条纹方向对着色效果的影响。在此基础上,在不锈钢平板上制备了颜色鲜艳、外轮廓清晰的彩色图案,进一步实现了曲面上复杂图案的制备。

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【部分图文】：

图1 解决方案示意图

2）代码生成和测试。根据机器人运动控制原理，开发代码生成软件。软件在数学算法上考虑了工件初始安装位置、姿态和系统的几何尺寸等参量，从而使得控制更加精确，加工效果也不会因初始安装状态不同而发生变化。3）误差检测和校准。步骤2）的测试结果用于生成误差数据，代码生成软件可以根据误差数据....

图2 一种通过激光诱导周期性表面纳米结构制备表面图案的方案

4）代码执行。运行最终代码时偏振控制器件也可以同步运动。3分析与讨论

图9 RGB颜色空间各成分的演化

图10展示了使用激光诱导周期性表面结构构成复杂表面图形技术在镜面抛光不锈钢（304）表面制备的花朵图案的颜色效果。光学照片显示，同一光源、不同视角下，花朵图案可以呈现不同颜色。类似地，为了进一步体现本文对周期性纳米结构方向和分布等方面的精确操控能力，制备了图11所示的镜面抛光不锈....

图1 0 周期性纳米结构在镜面抛光的304不锈钢表面构成花朵图案。（a）表面观察角较大时花朵主体呈现橙红色；（b）减小观察角度时，花朵主体变为蓝色；（c）进一步减小观察角度时，花朵主体变为绿色

类似地，为了进一步体现本文对周期性纳米结构方向和分布等方面的精确操控能力，制备了图11所示的镜面抛光不锈钢表面的校徽图案。图11(a）、（b）分别为不同观察角度下的着色效果。当微小改变观察角度时，分布周期性条纹区域的颜色效果发生明显变化。这一点再次显示了精密制备的周期性纳米结构精....

本文编号：4022507