纳秒激光诱导超疏水硅橡胶表面微结构的分形特性

作     者：陈列 文关棋 郭飞 胡涛 刘顿 Chen Lie;Wen Guanqi;Guo Fei;Hu Tao;Liu Dun

作者机构：湖北工业大学机械工程学院湖北武汉430068 湖北工业大学材料与化学工程学院湖北武汉430068 

出 版 物：《中国激光》 (Chinese Journal of Lasers)

年 卷 期：2021年第48卷第6期

页      面：254-262页

核心收录：

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：装备预研领域基金项目(61409230314) 国家自然科学基金(51703053) 

主　　题：激光技术 硅橡胶 超疏水 分形特性 

摘      要：针对纳秒激光刻蚀硅橡胶表面产生的浸润性变化现象,采用分形理论对其表面微结构的形成及浸润性的转变过程进行了研究。当输入的激光能量密度较低时,硅橡胶表面发生局部的热解,生成了具有高自相似性的大小颗粒复合状态的粗糙结构,其表面的分形维数提升而疏水性能略有增加。随着激光能量密度增加,硅橡胶上的大颗粒进一步热解至微纳米尺度的小颗粒,其表面分形维数降低,此时液滴只与表面的微纳小颗粒凸面相接触,由此形成了超疏水表面;随着激光能量密度进一步提高,累积的热效应使表面形成了板状结构和沟壑,导致其粗糙度的增大。当激光能量的输入与硅橡胶表面热解达到平衡时,其表面的粗糙结构和分形特征不再发生明显变化,由此形成了具有较高自相似性的稳定超疏水表面。研究结果对于快速制备超疏水硅橡胶表面及调控其表面微结构具有良好的指导意义。