研究目的
开发并表征一种利用激光烧蚀实现亚微米纹理塑料件多功能、低成本生产的新工艺链，重点研究模具表面不同亚微米结构的生成及其通过微注塑成型的复制过程。
研究成果
该研究成功开发出一种利用激光烧蚀与微注塑成型实现亚微米纹理塑料部件低成本生产的工艺链。结果表明，图案化处理可提升表面功能性——PMMA和PS样品的接触角最大增幅分别达20%和17%。这种功能化效果受聚合物温度影响（与熔体粘度相关）。研究发现，保持较低模具温度既能通过降低能耗又可通过缩短周期时间来减少制造成本。
研究不足
该研究仅限于使用特定聚合物（聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯），未探索全部潜在材料。激光纹理化工艺虽速度快，但在较高光束入射角度下可能对实现结构的均匀性和深度存在限制。复制精度和功能化高度依赖模具温度，这可能限制该工艺在温度控制具有挑战性场景中的适用性。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用飞秒激光烧蚀与变温微注塑成型技术在模具表面制备不同亚微米结构，方法包括激光烧蚀进行表面纹理化及微注塑成型实现结构复制。
2：样品选择与数据来源：
模具镶件经机加工与抛光获得光滑表面后进行激光图案化，实验选用聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)两种聚合物。
3：实验设备与材料清单：
使用飞秒激光源(Satsuma, Amplitude Systems)进行激光图案化，微注塑机(MicroPower 15, Wittmann-Battenfeld GmbH)开展μIM实验，采用共聚焦轮廓仪(3D S Neox, Sensofar)、扫描电镜(FEI, Quanta 400, Thermo Fisher Scientific)和原子力显微镜(CP II, Veeco Digital Instruments, Bruker)进行表面表征。
4：实验流程与操作步骤：
通过远心透镜聚焦激光束，配合振镜扫描器在镶件表面移动，模具温度调节范围为40至120°C，通过制备塑料件的功能性评估复制性能。
5：数据分析方法：
采用扫描电镜和原子力显微镜表征亚微米结构形貌，通过接触角测量评估润湿性能。
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获取完整内容-
SEM
Quanta 400
Thermo Fisher Scientific
Used to characterize the morphology of the sub-microstructures on the mold insert.
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femtosecond laser source
Satsuma
Amplitude Systems
Used for laser patterning of mold inserts to create sub-micron structures.
-
micro injection molding machine
MicroPower 15
Wittmann-Battenfeld GmbH
Used for the μIM experiments to replicate the textured surfaces on plastic parts.
-
confocal profilometer
3D S Neox
Sensofar
Used to measure the roughness of the polished inserts before laser patterning.
-
AFM
CP II
Veeco Digital Instruments, Bruker
Used for the geometrical characterization of the ripples on the mold inserts and plastic parts.
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