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清华大学致力于开发激光制造技术，用于制备表面微/纳米结构并探索其功能应用。我们已经建立了单独、精细地控制微米级和纳米级特征以及控制它们如何组合以形成不同类型的多层结构的能力。 通过微/纳米结构进行表面功能化不仅是一个受仿生学启发的蓬勃发展的研究领域，而且对于各种实际应用也非常重要。实现各种表面功能的关键是制造具有可控尺寸、层次和成分的表面微纳米结构，这推动了微纳米制造技术的不断进步。
受控原位 沉积为超快激光表面微/纳米结构开辟了新的可能性 清华大学材料科学与工程学院激光材料加工研究中心的研究人员花费数年时间开发激光制造技术，用于制备表面微/纳米结构并探索其功能应用。我们已经建立了单独、精细地控制微米级和纳米级特征以及控制它们如何组合以形成不同类型的多层结构的能力。我们研究的功能和应用包括极端润湿性、防冰、宽带光吸收、结构色、太阳能水蒸发、热界面管理、摩擦学性能、表面增强拉曼光谱以及能源应用的光电催化等。
使用超快激光器更好地控制结构制造并开发更灵活的制造方法是我们持续研究的重点之一。除了控制超快激光烧蚀过程之外，我们最近还证明了原位 超快激光烧蚀固体表面后的颗粒沉积也可以被控制并用作局部微增材工艺来堆积分层表面结构。等离子体羽流的形成是脉冲激光烧蚀固体过程中的普遍现象。
来自等离子体羽流的产物（例如，纳米颗粒）可以被收集以供外部液体（例如，在液体中激光烧蚀的情况下）或基底（例如，在脉冲激光沉积的情况下）使用。相比之下，在超快激光表面结构化过程中，等离子体羽流中的一些纳米颗粒 原位沉积回受照射的表面。
对于特定应用，现场 沉积的结构特征对于增强光吸收、敏感性和能量转换等表面特性发挥着重要作用。然而，是否以及如何 控制原位沉积过程仍然是一个悬而未决的问题。
我们最近的研究显示了控制原位沉积过程的能力，例如，在微锥阵列顶部构建堡垒状结构，而不仅仅是产生随机分布的纳米颗粒。所揭示的激光与物质相互作用机制可以激发未来的研究兴趣，探索使用超快激光制造功能表面微/纳米结构的新可能性。
作品题为“本地化原位沉积：通过超快激光烧蚀控制制造表面微/纳米结构的新维度”发表在《Frontiers of Optoelectronics 》 （2023年11月17日发表）上。 |
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