研究目的
研究通过大入射角飞秒激光制备非常规激光诱导周期性表面结构(LIPSS)以实现液滴单向微位移。
研究成果
该研究利用飞秒激光在大入射角下通过非常规LIPSS成功制备了可实现液滴单向微位移的功能表面结构。基于实验结果和FDTD模拟,分析了其形成机理并进行了讨论。该工作为微流控领域金属材料上液滴单向运动功能表面结构的制备提供了一种快速、精确且低成本的方法。
研究不足
该研究聚焦于在锆基金属玻璃(Zr-BMG)上制备非常规激光诱导周期表面结构(LIPSS),以实现液滴单向微位移。其局限性包括所使用的特定材料(Zr-BMG)以及激光辐照条件(大入射角、特定能量密度和脉冲数)。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用飞秒激光加工装置在锆基块体金属玻璃(Zr-BMG)上制备非常规LIPSS,以实现单向液滴微位移。方法包括使用再生式钛宝石振荡器-放大器系统进行激光辐照。
2:样品选择与数据来源:
实验采用Zr44Ti11Cu10Ni10Be25(Zr-BMG)样品,经制备和抛光处理。激光加工前后通过电子背散射衍射(EBSD)对样品进行鉴定。
3:实验设备与材料清单:
使用再生式钛宝石振荡器-放大器系统、物镜、波片、偏振器、激光快门、XYZ平移台、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和接触角测量仪。
4:实验流程与操作步骤:
将激光束以大入射角聚焦于Zr-BMG表面,调节激光能量密度并控制脉冲数。样品安装在平移台上,实时观察辐照区域。
5:数据分析方法:
采用扫描电镜和原子力显微镜表征表面形貌,通过座滴法测量静态接触角,用摄像机记录水滴在表面结构上的运动。
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regenerative Ti:sapphire oscillator-amplifier system
Used for laser irradiation in the experiment.
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objective lens
N.A.=0.4
Used to focus the laser beam.
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waveplate
Used in combination with a polarizer to adjust the laser fluence.
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polarizer
Used in combination with a waveplate to adjust the laser fluence.
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laser shutter
Used to control the number of pulses.
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XYZ translation stage
Used to mount the sample and control its position.
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SEM
Used to characterize the surface topology.
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AFM
Used to characterize the surface topology.
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contact angle meter
OCA20
Dataphyscs
Used to measure the static contact angle of Zr-BMG.
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