A Tsinghua Egyetem elkötelezett amellett, hogy lézeres gyártási technikákat fejlesszen ki felületi mikro-/nanostruktúrák előkészítésére és funkcionális alkalmazásaik feltárására. Kialakítottuk a mikro- és nanoméretű jellemzők egyedi és finom szabályozásának lehetőségét, valamint azt, hogy ezek hogyan kombinálhatók különböző típusú többrétegű struktúrákká.
A mikro-/nanostruktúrákon keresztül történő felszíni funkcionalizálás nemcsak a bionika által ihletett, virágzó kutatási terület, hanem számos gyakorlati alkalmazás szempontjából is fontos. A különböző felületi funkcionalitások megvalósításának kulcsa a felületi mikro- és nanoszerkezetek gyártása szabályozható méretekkel, rétegekkel és összetétellel, ami a mikro- és nanogyártási technológiák folyamatos fejlődését mozdítja elő.
A szabályozott in situ leválasztás új lehetőségeket nyit az ultragyors lézerfelületi mikro-/nanostruktúrák számára
A Tsinghua Egyetem Anyagtudományi és Mérnöki Iskola Lézeres Anyagfeldolgozási Kutatóközpontjának kutatói több évet töltöttek lézeres gyártási technikák fejlesztésével felületi mikro-/nanostruktúrák előkészítésére és funkcionális alkalmazásaik feltárására. Kialakítottuk a mikrométeres és nanoméretű jellemzők egyedi és finom szabályozásának lehetőségét, valamint azt, hogy ezek hogyan kombinálják különböző típusú többrétegű struktúrákat. Az általunk vizsgált funkciók és alkalmazások közé tartozik az extrém nedvesíthetőség, a jegesedés elleni védelem, a szélessávú fényelnyelés, a szerkezeti szín, a szoláris víz párolgása, a termikus felületkezelés, a tribológiai tulajdonságok, a felülettel továbbfejlesztett Raman-spektroszkópia és az energetikai alkalmazásokhoz szükséges fotoelektrokatalízis.
Folyamatos kutatásunk egyik fókusza az ultragyors lézerek alkalmazása a szerkezetgyártás jobb irányítására és rugalmasabb gyártási módszerek kifejlesztésére. Az ultragyors lézeres ablációs folyamat szabályozása mellett a közelmúltban bebizonyítottuk, hogy a szilárd felületek in situ ultragyors lézeres ablációja utáni részecskelerakódás is szabályozható, és lokalizált mikroadalékos eljárásként használható réteges felületi struktúrák felépítésére. A szilárd anyagok impulzusos lézeres ablációjában gyakori jelenség a plazmacsóvák kialakulása.
A plazmacsóvából származó termékeket (pl. nanorészecskéket) össze lehet gyűjteni külső folyadékokban (pl. lézeres abláció esetén folyadékokban) vagy szubsztrátumokban (pl. pulzáló lézeres leválasztás esetén). Ezzel szemben az ultragyors lézeres felületi strukturálás során a plazmacsóvában lévő nanorészecskék in situ visszakerülnek a besugárzott felületre.
Különleges alkalmazások esetén az in situ lerakódott szerkezeti jellemzők fontos szerepet játszanak a felületi tulajdonságok, például a fényelnyelés, az érzékenység és az energiaátalakítás javításában. Az azonban továbbra is nyitott kérdés, hogy ellenőrizni lehet-e és hogyan lehet az in situ lerakódási folyamatot.
Legutóbbi tanulmányaink kimutatták, hogy képesek az in situ lerakódási folyamat szabályozására, például erődszerű struktúrák építésével mikrokúpos tömbök tetejére, ahelyett, hogy véletlenszerűen elosztott nanorészecskéket állítanának elő. A lézer-anyag kölcsönhatások feltárt mechanizmusai ösztönözhetik a jövőbeli kutatási érdeklődést az ultragyors lézerek felhasználásának új lehetőségeinek feltárására funkcionális felületi mikro-/nanostruktúrák előállítására.
