一種利用納秒雷射誘導裂紋製備微納米複合結構的方法與流程

2024-02-22 09:19:15

本發明屬於微納米結構製備及雷射微細加工技術領域，特別涉及一種利用納秒雷射誘導裂紋製備微納米複合結構的方法。

背景技術：
目前，為了在材料表面製備微納米結構來提高材料表面抗反射性及疏水性，採用化學腐蝕、機械加工、反應離子蝕刻及雷射微槽刻蝕或者誘導納米波紋。其中，化學腐蝕對表面結構可控性差，機械加工的表面結構尺寸大，而反應離子刻蝕成本高，這些缺點是限制其發展的重大原因。而雷射加工，由於其加工精度高，尺寸小的特點，已經廣泛應用到了半導體、金屬及絕緣材料上面。傳統雷射燒蝕有些衍射極限，刻蝕得到的微槽或者微孔尺寸一般都在10μm左右，而超快雷射誘導一般得到的表面都是1μm以下。利用傳統燒蝕及雷射誘導很難同時得到5μm以下的微米結構與1μm以下的納米結構結合的表面複合結構。

技術實現要素：
為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種利用納秒雷射誘導裂紋製備微納米複合結構的方法，能夠同時得到5μm以下的微米結構與1μm以下的納米結構結合的表面複合結構，操作簡單，加工效率高。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案為：一種利用納秒雷射誘導裂紋製備微納米複合結構的方法，包括以下步驟：1)將工業純鈦TA18表面拋光至表面粗糙度在100-120nm；2)搭建光路，光路包括納秒雷射器1，納秒雷射器1輸出光經過反射鏡2使光路轉90°，反射光依次經過小孔光闌3、分光稜鏡4、快門6、聚焦透鏡7垂直照射在移動載物臺9的加工工位上，納秒雷射器1、快門6、移動載物臺9和電腦10連接，利用分光稜鏡4和功率計5組合檢測雷射功率，同時電腦10控制快門6進而控制光路的通斷，通過小孔光闌3調節通光孔大小，採用焦距為100mm的聚焦透鏡7用於納秒雷射器輸出雷射的聚焦，最後使燒蝕點離聚焦透鏡7的焦距離為4mm，得到透過聚焦透鏡7的燒蝕光斑半徑為70-75μm；3)利用電腦10調節納秒雷射器1輸出雷射波長為532nm，重頻為100Hz，脈寬為10ns，使雷射功率為15mW；4)將拋光的工業純鈦(TA1)8固定在移動載物臺9加工工位上，並且經納秒雷射照射，利用電腦10控制移動載物臺9沿水平方向移動，速度為0.004-0.02mm/s，即得到5μm以下的微米結構與1μm以下的納米結構結合的表面複合結構。本發明的有益效果：利用鈦材料熱作用下所產生的裂紋以及裂紋引起的光自陷，從而引起裂紋進一步擴展得到微米結構；同時，微結構在...