Универзитет Тсингхуа је посвећен развоју техника ласерске производње за припрему површинских микро/наноструктура и истраживање њихових функционалних примена. Установили смо способност да индивидуално и фино контролишемо карактеристике микро и наносмера и контролишемо како се комбинују да би се формирале различите врсте вишеслојних структура.
Функционализација површине путем микро/наноструктура није само напредна истраживачка област инспирисана биоником, већ је такође важна за разне практичне примене. Кључ за реализацију различитих површинских функционалности је израда површинских микро- и наноструктура са контролисаним величинама, слојевима и композицијама, што покреће континуирани напредак технологија микро- и нанофабрикације.
Контролисано наношење на лицу места отвара нове могућности за ултрабрзе ласерске површинске микро/наноструктуре
Истраживачи у Истраживачком центру за обраду ласерских материјала, Факултета за науку о материјалима и инжењеринга, Универзитета Тсингхуа провели су неколико година развијајући технике ласерске производње за припрему површинских микро/наноструктура и истражујући њихове функционалне примене. Установили смо способност да појединачно и фино контролишемо карактеристике микрометара и наносмера и како се оне комбинују да би се формирале различите врсте вишеслојних структура. Функционалности и примене које смо истражили укључују екстремно влажење, заштиту од залеђивања, широкопојасну апсорпцију светлости, структурну боју, соларно испаравање воде, управљање термичким интерфејсом, триболошка својства, површински побољшану Раман спектроскопију и фотоелектрокатализу за енергетске примене.
Коришћење ултрабрзих ласера за бољу контролу израде структуре и за развој флексибилнијих метода израде један је од фокуса нашег истраживања. Поред контроле процеса ултрабрзе ласерске аблације, недавно смо показали да се таложење честица након ин-ситу ултрабрзе ласерске аблације чврстих површина такође може контролисати и користити као локализовани микро-адитивни процес за изградњу слојевитих површинских структура. Формирање плазма перја је уобичајена појава у импулсној ласерској аблацији чврстих материја.
Производи из облака плазме (нпр. наночестице) могу се сакупљати за употребу у спољним течностима (нпр. у случају ласерске аблације у течностима) или супстратима (нпр. у случају пулсног ласерског таложења). Насупрот томе, током ултрабрзог ласерског површинског структурирања, неке наночестице у пламену плазме се таложе ин ситу назад на озрачену површину.
За специфичне примене, структурне карактеристике депоноване ин ситу играју важну улогу у побољшању својстава површине као што су апсорпција светлости, осетљивост и конверзија енергије. Међутим, да ли и како контролисати процес депозиције ин ситу остаје отворено питање.
Наше недавне студије су показале способност да се контролише процес депозиције ин ситу, на пример, изградњом структура налик тврђави на врху микроконусних низова, уместо да се само производе насумично распоређене наночестице. Откривени механизми интеракција ласер-материја могу да подстакну будући истраживачки интерес за истраживање нових могућности коришћења ултрабрзих ласера за производњу функционалних површинских микро/наноструктура.
