Tsinghua Üniversitesi, yüzey mikro/nanoyapılarını hazırlamak ve bunların işlevsel uygulamalarını keşfetmek için lazer üretim teknikleri geliştirmeye kendini adamıştır. Mikro ve nano ölçekli özellikleri ayrı ayrı ve hassas bir şekilde kontrol etme ve bunların farklı türde çok katmanlı yapılar oluşturmak için nasıl birleştirileceğini kontrol etme yeteneğini geliştirdik.
Mikro/nanoyapılar aracılığıyla yüzey işlevselleştirmesi yalnızca biyoniklerden ilham alan gelişen bir araştırma alanı değil, aynı zamanda çeşitli pratik uygulamalar açısından da önemlidir. Çeşitli yüzey işlevlerini gerçekleştirmenin anahtarı, mikro ve nanofabrikasyon teknolojilerinin sürekli ilerlemesini sağlayan, kontrol edilebilir boyutlara, katmanlara ve bileşimlere sahip yüzey mikro ve nanoyapılarının üretilmesidir.
Kontrollü yerinde biriktirme, ultra hızlı lazer yüzeyi mikro/nanoyapıları için yeni olanaklar açar
Tsinghua Üniversitesi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Okulu, Lazer Malzeme İşleme Araştırma Merkezi'ndeki araştırmacılar, yüzey mikro/nanoyapılarını hazırlamak ve bunların işlevsel uygulamalarını keşfetmek için lazer üretim teknikleri geliştirmek için birkaç yıl harcadılar. Mikrometre ve nano ölçekli özellikleri ayrı ayrı ve hassas bir şekilde kontrol etme yeteneğini ve bunların farklı türde çok katmanlı yapılar oluşturmak için nasıl bir araya getirildiğini belirledik. Araştırdığımız işlevler ve uygulamalar arasında aşırı ıslanabilirlik, buzlanma önleme, geniş bant ışık emilimi, yapısal renk, güneş enerjisiyle su buharlaşması, termal arayüz yönetimi, tribolojik özellikler, yüzeyle geliştirilmiş Raman spektroskopisi ve enerji uygulamaları için fotoelektrokataliz yer alıyor.
Yapı imalatını daha iyi kontrol etmek ve daha esnek imalat yöntemleri geliştirmek için ultra hızlı lazerlerin kullanılması devam eden araştırmamızın odak noktalarından biridir. Ultra hızlı lazer ablasyon prosesini kontrol etmenin yanı sıra, yakın zamanda, katı yüzeylerin yerinde ultra hızlı lazer ablasyonundan sonra partikül birikiminin de kontrol edilebileceğini ve katmanlı yüzey yapıları oluşturmak için lokalize bir mikro katkı maddesi prosesi olarak kullanılabileceğini gösterdik. Plazma bulutlarının oluşumu, katıların darbeli lazer ablasyonunda yaygın bir olgudur.
Plazma bulutundan elde edilen ürünler (örneğin nanopartiküller), harici sıvılarda (örneğin, sıvılarda lazer ablasyon durumunda) veya substratlarda (örneğin darbeli lazer biriktirme durumunda) kullanılmak üzere toplanabilir. Buna karşılık, ultra hızlı lazer yüzey yapılanması sırasında, plazma bulutundaki bazı nanopartiküller, ışınlanmış yüzey üzerine yerinde biriktirilir.
Özel uygulamalar için yerinde biriktirilen yapısal özellikler, ışık emilimi, hassasiyet ve enerji dönüşümü gibi yüzey özelliklerinin geliştirilmesinde önemli bir rol oynar. Ancak yerinde biriktirme sürecinin kontrol edilip edilmeyeceği ve nasıl kontrol edileceği açık bir soru olmaya devam ediyor.
Son çalışmalarımız, sadece rastgele dağıtılmış nanopartiküller üretmek yerine, örneğin mikrokoni dizilerinin üzerine kale benzeri yapılar inşa ederek yerinde biriktirme sürecini kontrol etme yeteneğini göstermiştir. Lazer-madde etkileşimlerinin ortaya çıkan mekanizmaları, fonksiyonel yüzey mikro/nanoyapılarını üretmek için ultra hızlı lazerlerin kullanılmasına yönelik yeni olasılıkların araştırılmasına yönelik gelecekteki araştırma ilgisini teşvik edebilir.
