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激光加工制备金属基体超疏水表面的研究进展

郑博源  底月兰  王海斗  康嘉杰  刘韬  
【摘要】:金属材料使用广泛,但容易遭受腐蚀。在金属基体表面制备超疏水涂层,可以隔绝腐蚀介质,提高金属的耐腐蚀性能、耐污性能。此外,超疏水涂层还能在防覆冰、抑菌等方面应用,赋予金属材料更多的功能和更广阔的应用前景。想要达到超疏水,一方面需要低表面自由能,使液滴不易在表面铺展;另一方面,需要构筑粗糙的微纳米结构,以便于存留空气,增大气液接触面积。制备超疏水涂层的方法有很多,但由于金属材料硬度大,熔点高等原因,很多常规的加工方法并不适用。对于金属材料,常见的超疏水表面制备方法有:化学刻蚀、电化学方法、水热法、气相沉积等。但这些方法可控性、稳定性差,常常难以加工出预期的表面结构。激光刻蚀作为一种制备超疏水表面的方法,具有环保、可控、稳定等特点,可以直接在表面制作特定微纳米结构,适用于金属材料加工,近年来受到广泛关注。通过改变激光加工参数和扫描路径,可以加工出不同的表面微纳米结构。关于各种激光加工参数对表面结构影响的研究不少。常见的激光加工参数有光斑参数、能量密度、脉冲个数、扫描速度、扫描间距、光斑搭接率等。这些参数都会对表面结构造成不同的影响。目前使用激光制备出的疏水性能良好的表面微纳米结构有微米方柱结构、微米网格结构、微米沟槽结构、微米正弦突起结构、高斯点阵结构、纳米周期波纹结构。本文从超疏水理论出发,介绍了各种激光参数对表面结构的影响,不同微纳米结构的特点和疏水性能,以及刻蚀后的表面处理。最后,对激光制备金属基体超疏水表面的要点进行了总结,并梳理了一些目前尚且存在的问题。

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