Nanosecond pulsed laser processing turns engineering metal alloys antireflective and superwicking
Nanosecond pulsed laser processing turns engineering metal alloys antireflective and superwicking
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纳秒脉冲激光加工使工程金属合金具有抗反射和超吸湿作用
DOI：
10.1016/j.jmapro.2020.02.029
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发表时间：
2020
影响因子：
6.2
通讯作者：
Ding, Hongtao
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Samanta, Avik;Wang, Qinghua;Singh, Gurjap;Shaw, Scott K.;Toor, Fatima;Ratner, Albert;Ding, Hongtao
在这项工作中，超芯吸和抗反射性能的工程金属表面上实现的创建一个表面图案，使用高能量纳秒脉冲激光，然后通过化学浸渍处理。高能量纳秒脉冲激光在空气中扫描金属表面。随后，通过浸入3-氰基丙基三氯硅烷试剂中进一步处理激光纹理化表面。由于这两个过程，在金属表面上产生具有微米和纳米尺度表面特征的微凹槽。由于所产生的表面结构和有利的表面化学，水不顾重力向上冲刺。水的快速自推进运动是由于表面微通道的超毛细管效应和超亲水表面腈基。处理表面上的芯吸效应遵循经典的时间依赖性的平方根。经处理的表面在可见光和红外光谱中显示出良好的减反射性能。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、接触角仪、紫外-可见-近红外光谱仪和高速摄像机分别测量了AA 6061和Ti-6Al-4V试样的表面形貌、表面化学、润湿性、表面反射率和芯吸行为。
In this work, superwicking and antireflective properties are achieved on engineering metal surfaces by creating a surface pattern using a high energy nanosecond pulsed laser followed by a chemical immersion treatment. The high-energy nanosecond pulse laser scans the metal surface in air. Subsequently, the laser-textured surface is further treated by immersion in a 3-cyanopropyltricholosilane reagent. As a result of these two processes, microgrooves with micro- and nano-scale surface features are generated on the metal surface. Due to the created surface structure and favorable surface chemistry, water sprints uphill defying the gravity. The fast self-propelling movement of water is due to the supercapillary effect of the surface microchannel and the superhydrophilic surface nitrile group. The wicking effect on the processed surface follows the classical square root of time dependence. The processed surface shows good antireflective properties in the visible and infrared spectrum. Surface features, surface chemistry, wettability, surface reflectivity and wicking behavior are measured on AA6061 and Ti-6Al-4V specimens through Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), contact angle goniometer, UV-VIS-NIR spectrometer and high-speed camera, respectively.
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