纳秒激光诱导铝板表面微纳复合结构及浸润性研究

发布时间：2018-02-28 17:26

  本文关键词： 激光技术 超疏水 微纳结构 铝板表面 纳秒激光　出处：《湖北工业大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：超疏水表面的广阔应用前景使其成为近几年来研究热点。金属及其合金表面由于自身所具有的较高表面自由能使得在自然条件下很难获得超疏水金属表面。现有超疏水金属表面的制备方法多是基于提高材料表面粗糙度和降低材料表面能提出的两步法。本文采用纳秒脉冲激光器结合后期干燥箱的保温处理,可快速获得超疏水铝板表面,研究内容如下:使用脉宽为240ns的纳秒脉冲激光器扫描加工铝板表面,在光斑直径为50μm、搭接率为69%、扫描间隔为14.75μm时,选取不同能量密度加工后的铝板表面,在100℃干燥箱中保温处理12h后得粘附性较低的超疏水铝表面,接触角最高可达166.1°同时滚动角为7.2°。随激光能量密度的增加,表面粗糙度在急剧上升后达到平稳状态,当激光能量密度大于25J/cm~2时,铝板表面存在明显的微纳复合结构,水滴与超疏水表面的混合接触中,存在着90%以上的面积是与空气接触;对超疏水铝板表面的元素分析中均发现了一定含量的碳元素存在,认为铝板表面浸润性的改变是材料表面形貌和化学成分共同作用的结果。选取六组不同脉宽的波形在相同加工参数下得到不同粗糙程度的铝板表面,结合温度、湿度和时间三个后处理因素,对激光加工后的铝板表面浸润性变化展开分析。认为温度是影响样品表面与水滴接触角的主要因素,不同温度后处理下所需要的时间不同,同时激光参数也对这一转变有着一定的影响;在一定温度条件下,湿度对激光加工后的铝板表面在水下与油的接触角有显著影响,通过对温度和湿度的控制可得到不同润湿性能的表面。在温度为80℃、相对湿度为90%条件下存储4小时后可成功获得疏水亲油表面。本文运用纳秒光纤激光器对铝板表面润湿性机制进行研究,分析表面粗糙度及微观组织结构对铝板表面润湿性的影响规律,以期获得较好的超疏水表面结构。同时通过对后处理中温湿度和时间等因素的控制,对激光加工后铝板表面微纳复合结构的润湿性展开研究。
[Abstract]:The wide application prospect of superhydrophobic surface makes it a hot research topic in recent years. The surface of metal and its alloy is difficult to obtain under natural conditions due to its high surface free energy. The preparation methods of superhydrophobic metal surface are mostly based on the two-step method proposed to improve the surface roughness and reduce the surface energy of the material. In this paper, the nanosecond pulse laser combined with the thermal insulation of the later drying box is used. The surface of superhydrophobic aluminum plate can be obtained quickly. The research contents are as follows: when the spot diameter is 50 渭 m, the lap ratio is 69 and the scanning interval is 14.75 渭 m, the nanosecond pulse laser with pulse width of 240 ns is used to scan the aluminum plate surface. The surface of aluminum plate with different energy density was selected. The surface of super hydrophobic aluminum with low adhesion was obtained after heat preservation in 100 鈩，

本文编号：1548282