Preparação rápida de estruturas micro-nano de cobre padronizadas por ablação a laser em fase líquida

YU Miaomiao ,  

WENG Zhankun ,  

WANG Guanqun ,  

GUO Chuanchuan ,  

HU Junting ,  

WANG Zuobin ,  

摘要

Para realizar a fabricação em grande escala de estruturas micro-nano de cobre padronizadas, foi utilizada a técnica de ablação a laser em fase líquida, usando uma pastilha de silício como substrato, imersa em uma solução alcoólica contendo partículas micrométricas de Cu2O, processada com laser de pulso nanosegundo. Estudaram-se os efeitos da potência do laser, velocidade de varredura e número de varreduras sobre as estruturas micro-nano de cobre, analisou-se o mecanismo de formação dessas estruturas e investigaram-se as características de molhabilidade. Resultados de microscopia eletrônica de varredura mostraram que, com o aumento da potência do laser, velocidade de varredura e número de varreduras, o fenômeno de fusão das partículas de cobre nas estruturas padronizadas se intensificou, o tamanho das nanopartículas no centro do ponto aumentou gradualmente e estruturas unitárias periódicas em escala micrométrica se formaram nas bordas do ponto. A espectroscopia de dispersão de energia de raios X comprovou a distribuição de uma pequena quantidade de Cu no centro do ponto e uma grande concentração na borda. Com o aumento do número de varreduras, a rugosidade da superfície da amostra e os ângulos de contato com água pura e óleo comestível mostraram uma tendência de primeiro aumento e depois diminuição. Quando o número de varreduras foi 6, a rugosidade média da superfície era (1.3±0.11) μm, o ângulo de contato com água pura atingiu (155.2±1.5)° e o ângulo de contato com óleo comestível atingiu (100.0±1.3)°. Este método de fabricação de estruturas micro-nano de cobre padronizadas em grande escala é simples e rápido, não causa poluição por poeira e tem amplo potencial de aplicação em chips microfluídicos, sistemas de coleta de água e tratamento de águas residuais.

关键词

Ablação a laser;estruturas micro-nano de cobre padronizadas;características de molhabilidade;estrutura binária

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