[发明专利]一种基于调制飞秒激光脉宽制备超疏液孔阵列结构的方法

权利要求书

1.一种基于调制飞秒激光脉宽制备超疏液孔阵列结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)预处理：

1.1)根据实际功能应用和技术工况需求选择所需的基底材料；

1.2)对基底材料进行抛光处理使得表面呈现光滑纹理而便于功能结构的可程序化设计与制造；

1.3)依次使用丙酮、无水乙醇、去离子水进行超声波浴15min，同时利用氮气进行干燥处理；

2)再入凹角孔阵列结构的制备：

2.1)依据工况加工制造需求进行飞秒激光微纳加工光学系统的初步调整，包括准直与校正、相关加工制造激光参数即重复频率以及单脉冲能量的调整；通过计算机上的飞秒激光参数控制面板设置飞秒激光的脉宽为皮秒量级；

2.2)通过飞秒激光微纳加工光学系统的集成控制交互界面进行功能结构加工路径轨迹设计与规划；

2.3)将待加工基底材料表面放置在加工平台且处于激光光束的焦平面上，按照预先设计的激光参数以及加工规划路径进行程序化织构加工；

2.4)待加工完毕后，用清洁气吹清洁织构表面残余烧蚀残渣；

2.5)将加工完后的再入凹角孔阵列结构依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声浴清洗15分钟，之后用氮气进行干燥处理；

3)超疏液再入凹角孔阵列结构的构建：将步骤2)激光制备的再入凹角孔阵列结构放置于恒温干燥箱中进行温控时效处理，从而利用恒温加热的作用促进织构表面从空气中吸附疏水有机物基团降低表面能达到超疏水状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的基底材料为金属及其合金材料，包括铝及其合金、钛及其合金。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所制备的超疏液再入凹角孔阵列结构单体是以微米孔的形式存在，微米孔结构边缘被一部分熔融的基底材料部分覆盖进而使得微米孔直径减小，与孔内部空间结合形成再入凹角结构特征。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所制备的超疏液再入凹角孔阵列结构都位于基材初始表面以下，除了因为熔融堆积效应生成孔边缘凹角特征外，由于高能激光与基底材料之间的冲击强化作用，在孔内壁生成自上而下的“螺旋状”沟槽结构，“螺旋状”沟槽结构存在一定的深度，间接形成了孔内壁上的再入凹角特征结构，所以制备的超疏液再入凹角孔阵列结构具有双重再入凹角特征，即孔边缘熔融堆积效应生成的一级再入凹角结构特征以及孔内壁经激光和材料冲击强化形成的二级“螺旋状”沟槽再入凹角结构特征；双重再入凹角结构以及孔内气穴的存在使得该结构达到了优异的超疏液性能。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的超疏液再入凹角孔阵列结构的超疏液性不仅疏水，还疏表面张力低于水的液体，包括以多元醇和芳香烃为主要成分的油。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤2.1)中的单脉冲能量调整设置为40-50μj。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤2.3)规划路径轨迹是指在基底材料表面实现等间距点阵图案化加工。