脉冲激光烧蚀用于增强液体扩展

作者: Adrian H.A. Lutey,Luca Romoli
机构: 帕尔马大学工程与建筑系
发布年份: 2018年
更新时间: 2025-04-03 11:19:52
关键词: 脉冲激光烧蚀,纳秒激光脉冲,液体扩展,Wenzel方程,超润湿,薄膜状态
摘要:

纳秒脉冲激光烧蚀被证明是一种有效的方法,可以增强表面上液滴静态接触角小于60°的液体扩展。本文开发了一个简单的理论模型来优化激光扫描策略并最大化由此产生的Wenzel粗糙度因子r。然后使用波长为1064 nm的纳秒脉冲光纤激光器在不锈钢和铝合金表面上进行激光烧蚀实验,基于模型结果进行光束扫描以在纵向和横向方向上实现离散烧蚀坑。将粘合剂、油和乙醇液滴沉积在未经处理和激光纹理化的表面上,通过摄影和图像处理量化液体扩展。激光纹理化表面上的粘合剂和油液滴扩展面积的大幅增加可以通过从Wenzel状态到薄膜状态的过渡来解释,其中液体扩展是由浸润前沿的界面能量负变化驱动的。通过增加r,发现激光烧蚀可以提高过渡到薄膜状态的临界接触角。进一步增加r发现可以进一步改善液体扩展,直到烧蚀体积变得显著并且表面内的液体滞留限制了进一步的增益。对于粘合剂和油,扩展面积分别增加了18倍和7倍,而对于乙醇,由于未经处理样品上的薄膜状态的立即出现,没有观察到改进。

结论:
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实验方法及产品解析:
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