液相下激光烧蚀快速制备图案化铜微纳结构

作     者：于苗苗 翁占坤 王冠群 郭川川 胡俊廷 王作斌 YU Miaomiao;WENG Zhankun;WANG Guanqun;GUO Chuanchuan;HU Junting;WANG Zuobin

作者机构：长春理工大学国家纳米操纵与制造国际联合研究中心吉林长春130022 佛山科学技术学院机电工程与自动化学院广东佛山528225 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2023年第31卷第15期

页      面：2248-2259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：国家自然基金面上项目(No.62175019) 广东省基础与应用基础研究基金委员会地区培育项目(No.2022A1515140053) 广东省科技计划季华实验室项目(No.X220961UZ230) 

主　　题：激光烧蚀 图案化铜微纳结构 浸润特性 二元结构 

摘      要：为了实现大面积图案化铜微纳结构的制备,基于液相下激光烧蚀技术,以硅片为衬底,将其浸没在含有Cu2O微米粒子的乙醇溶液中,采用纳秒脉冲激光进行加工。研究了激光功率、扫描速度和扫描次数对铜微纳结构的影响,分析了图案化铜微纳结构的形成机制,并研究了图案化铜微纳结构的浸润特性。扫描电子显微镜结果表明,随着激光功率、扫描速度和扫描次数的增加,图案化铜微纳结构中的铜颗粒熔融现象加剧,光斑中心区域的纳米颗粒粒径逐渐增大,光斑交界处形成呈现周期性分布的微米量级单元结构。能量色散X射线光谱证明少量Cu元素分布在光斑中心区域,大量Cu元素集中在光斑交界处。随着扫描次数的增加,样品表面粗糙度和纯净水/食用油接触角均呈现先上升后下降的趋势。当扫描次数为6时,表面平均粗糙度为(1.3±0.11)μm,纯净水接触角可达(155.2±1.5)°,食用油接触角达(100.0±1.3)°。该大面积图案化铜微纳结构制备方法简单快速,无粉尘污染,在微流体芯片、集水系统和废水处理等领域具有广泛的应用前景。