金纳米颗粒溶液中光致击穿诱导空化机理与影响研究

发布时间：2021-05-10 04:32

　　I在特定波长的激光激发下,金纳米颗粒具有奇特的物理和化学性质,特别是金纳米颗粒的光收集和光放大能力,被广泛应用于生物医学领域的细胞治疗和生物影像增强,工程领域的太阳能收集和微纳加工上。激光与金纳米颗粒相互作用机理复杂,目前的研究多集中在等离子共振效应及光热传递效应,以及低能量激光激发的热致蒸发诱导空泡的形成机理和现象等方面,对于高能量激光激发的光致击穿诱导空泡现象的研究较少。对金纳米颗粒溶液中光致击穿空化机理及影响的研究,一方面能够完善激光与金纳米颗粒相互作用机理,另一方面光致击穿诱导空化过程伴随的物质重组,空泡脉动和溃灭伴生的声辐射,可以拓宽其在水处理、光声转化和表面改性等领域的应用范围。此外,金纳米颗粒光击穿诱导的空泡还具有击穿阈值低、诱导位置精确等优势。本文采用波长为532nm的纳秒脉冲激光器,结合仿真和实验的方法研究金纳米颗粒对激光空化特性的影响,发现与颗粒特性相关的光场增强和空化强度增大现象。采用FDTD仿真分析金纳米颗粒粒径和分布对入射激光光场的调制,通过高速相机直观拍摄金纳米颗粒溶液中激光诱导空泡的动态序列图,测量亚甲基蓝溶液内自由基含量变化和空化引起的声压信号变化,定量... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 金纳米颗粒溶液中激光空化的理论研究进展
        1.2.2 金纳米颗粒溶液中激光空化的实验研究进展
    1.3 研究意义与研究内容
        1.3.1 研究意义
        1.3.2 研究内容
第二章 金纳米颗粒溶液中光致击穿诱导空化理论
    2.1 金纳米颗粒与光相互作用机制
        2.1.1 局域表面等离子体共振理论
        2.1.2 米氏散射理论
    2.2 金纳米颗粒溶液中激光诱导空泡机制
        2.2.1 纳米颗粒周围液体的光加热过程
        2.2.2 光加热诱导空泡机制
        2.2.3 纳米颗粒周围液体的光击穿过程
        2.2.4 光击穿诱导空泡机制
    2.3 冲击波与金纳米颗粒的相互作用
    2.4 本章小结
第三章 金纳米颗粒溶液中光致击穿诱导空化实验
    3.1 实验设计
        3.1.1 实验装置
        3.1.2 溶液配制
    3.2金纳米颗粒周围的光场仿真实验
        3.2.1 仿真模型
        3.2.2 金纳米颗粒的消光特性与局域场增强特性
        3.2.3 金纳米颗粒浓度对光束传播的影响
    3.3 金纳米颗粒溶液中光致击穿诱导空泡的实验研究
        3.3.1 金纳米颗粒溶液液面附近光致击穿特性
        3.3.2 金纳米颗粒溶液中光致击穿诱导空泡特性
    3.4 激光空化的自由基特性研究
        3.4.1 金纳米颗粒对自由基浓度的影响
        3.4.2 激光能量对自由基浓度的影响
    3.5 激光空化的冲击波特性研究
    3.6 本章小结
第四章 激光空化对钛板表面性能的影响研究
    4.1 实验装置
    4.2 壁面附近光致击穿诱导空泡特性
    4.3 金纳米颗粒对钛板表面形貌的影响
        4.3.1 蒸馏水中钛板表面形貌
        4.3.2 金纳米颗粒溶液中钛板表面形貌
    4.4 金纳米颗粒对钛板表面成分的影响
    4.5 激光空化对钛板表面导电性能的影响
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]纳秒激光在水和金纳米球溶液中的光致击穿研究[J]. 付磊,王思琪,辛静,张镇西,王晶.  中国激光. 2018(02)
[2]超声空化效应在治疗领域中的研究进展[J]. 钟渝,刘政.  临床超声医学杂志. 2016(04)
[3]水中测速涡轮高速旋转下的空化特性研究[J]. 陈勇,张合,马少杰,沈德璋.  工程力学. 2014(11)
[4]Experimental20study20of20the20interaction20between20the20spark-induced20cavitation20bubble20and20the20air20bubble[J]. 罗晶,许唯临,牛志攀,罗书靖,郑秋文.  Journal of Hydrodynamics. 2013(06)
[5]Breast20cancer20therapy20by20laser-induced20Coulomb20explosion20of20gold20nanoparticles[J]. Muhammad Gul Bahar Ashiq,Mohammad Alam Saeed,Bashir Ahmad Tahir,Noorddin Ibrahim,Muhammad Nadeem.  Chinese Journal of Cancer Research. 2013(06)
[6]近壁面电火花空泡运动特性的高速摄影研究[J]. 罗晶,程飞,牛志攀,罗书靖,郑秋文.  四川大学学报(工程科学版). 2013(S2)
[7]声光协同作用下金纳米颗粒表面空化泡的动力学研究[J]. 徐峥,许坚毅,刘晓峻.  声学学报(中文版). 2010(01)
[8]脉冲激光击穿水介质特性的实验研究[J]. 宗思光,王江安,王雨虹.  光电工程. 2008(11)
[9]空泡溃灭冲击波对流场携带颗粒的作用[J]. 倪汉根,何子干.  大连理工大学学报. 1994(06)

博士论文
[1]高功率激光与水下物质相互作用过程与机理研究[D]. 陈笑.南京理工大学 2004



本文编号：3178685