超快激光微加工功能化金屬表面的簡要綜述金屬激光切割加工

金屬微納系統(tǒng)的表面功能化是實(shí)現(xiàn)多功能材料的一種新興策略。作為一種簡便的一步法工藝，超快激光微加工是近年來興起的一種微納結(jié)構(gòu)制造新技術(shù)。過去，人們對超快激光微加工進(jìn)行了大量研究，以了解復(fù)雜的燒蝕機(jī)理，而最近的工作主要關(guān)注各種金屬表面結(jié)構(gòu)的制備，因?yàn)樗鼈兙哂性S多潛在功能，如潤濕、冶金和光學(xué)性能。本文簡要概述了超快激光微機(jī)械加工功能化金屬表面的進(jìn)展，給出了超快激光與金屬材料相互作用的原理，柳州激光切割介紹了使用超快激光制造表面功能化的最新知識，給出了激光微加工金屬的功能化特性；此外，還介紹了表面功能化金屬面臨的挑戰(zhàn)和展望。

1  介  紹

受自然界動植物微觀表面的啟發(fā)，具有表面微納米結(jié)構(gòu)的材料越來越多地應(yīng)用于許多行業(yè)，如超潤濕表面、航空航天工業(yè)、微電子等，主要是由于這些表面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不同功能，如親水性和疏水性。這帶來了許多有益的效果，如表面自清潔、油水分離、細(xì)水霧收集、表面防凍等。圖1顯示了各種具有不同功能的生物表面：荷葉效應(yīng)、蝴蝶可以在雨中飛翔、水行俠可以在水面行走、沙漠甲蟲可以收集水霧、蚊子眼可以防霧、草魚不能在水下附著油漬和豬籠草。激光切割廠家

圖1 自然界中的超疏水表面。（A1-A4）荷葉；（B1-B6）蝴蝶翅膀；（C1-C2）水行俠腿；（D1-D3）沙漠甲蟲notum；（E1-E4）蚊子眼睛；（F1-F4）魚鱗；（G1-G3）豬籠草

鑒于上述仿生現(xiàn)象，微納表面結(jié)構(gòu)的加工已成為研究熱點(diǎn)。研究人員開發(fā)了多種微納加工方法，以在材料表面獲得豐富的微納結(jié)構(gòu)。然而，一些傳統(tǒng)方法在表面處理過程中總是遇到一些問題，如工藝復(fù)雜、材料有限、加工環(huán)境惡劣，甚至二次污染現(xiàn)象。因此，如何高效、準(zhǔn)確、簡單地制備仿生微納多功能表面仍然是科學(xué)研究領(lǐng)域的一個重要課題。

不同AC刻蝕時(shí)間的表面形貌SEM圖像:(A) 0 s(裸黃銅基底);(B) 1分鐘;(C) 5分鐘;(D) 10分鐘;(E)和(F) 15分鐘;(G) 20分鐘及(H) 30分鐘;插圖為對應(yīng)表面的EDS圖像。

作為一種新型的微納加工技術(shù)，超快激光加工技術(shù)因其加工精度高、材料無限、效率高、應(yīng)用廣泛而備受關(guān)注。超快激光按脈沖寬度分為皮秒激光和飛秒激光。

超快激光可以引發(fā)非線性吸收（即多光子吸收），這可以導(dǎo)致對光透明的材料中的強(qiáng)光吸收。多光子吸收過程使超快激光不僅可以處理玻璃和聚合物等透明材料的表面，還可以在三維空間對其內(nèi)部進(jìn)行微處理。此外，多光子吸收的非線性過程自然提供了超過衍射極限的激光加工精度。金屬激光切割加工因此，超快激光在非金屬材料加工中具有很大的應(yīng)用前景。