[發(fā)明專利]一種高重頻超快激光高效直寫制造金屬微結(jié)構(gòu)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011281590.1
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112517922B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃婷;崔夢雅;肖榮詩
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B22F10/10
• 分類號: B22F10/10;B22F9/24;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 北京睿派知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11597
• 代理人: 劉鋒

1.一種高重頻超快激光高效直寫制造金屬微結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1，制備金屬鹽墨水，所述金屬鹽墨水由金屬鹽、吸光粒子、多元醇和水組成；所述吸光粒子能夠以單光子線性吸收方式吸收激光能量使其周圍溶液加熱；通過連續(xù)脫水，多元醇還原為具有強(qiáng)還原性的醛溶液，在熱的作用下醛基中的C-H鍵活化，產(chǎn)生H原子將溶液中的金屬鹽還原為金屬單質(zhì)；同時，所述吸光粒子作為金屬單質(zhì)非均質(zhì)形核的核心，金屬單質(zhì)在其表面形核、生長并沉積到基底上；

步驟S2，將所述金屬鹽墨水涂覆于基底表面形成液膜；

步驟S3，采用高重頻超快激光按預(yù)設(shè)的路徑在涂有金屬鹽墨水的基底表面進(jìn)行直寫，直寫時激光光強(qiáng)為10⁸-10¹⁰W/cm²量級，掃描速度為5-5000mm/s；

步驟S4，清洗激光直寫后的基底表面，在基底表面獲得預(yù)期的金屬微結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高重頻超快激光高效直寫制造金屬微結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述金屬鹽墨水中的金屬鹽具有可還原性，可溶于多元醇和水。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高重頻超快激光高效直寫制造金屬微結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述金屬鹽包括AgNO₃、HAuCl₄、Cu(NO₃)₂、CuCl₂、Cu(CH₃COO)₂、Cu(CHOO)₂、Ni(NO₃)₂、NiCl₂、Ni(CH₃COO)₂、Cr(NO₃)₃、CrCl₃中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高重頻超快激光高效直寫制造金屬微結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述金屬鹽墨水中的吸光粒子是金屬顆粒、半導(dǎo)體顆粒或金屬氧化物顆粒，粒徑10-1000nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高重頻超快激光高效直寫制造金屬微結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述金屬鹽墨水中的多元醇為在加熱條件下可以發(fā)生脫水生成醛基的多羥基伯醇。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高重頻超快激光高效直寫制造金屬微結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述多元醇包括乙二醇、丙三醇、丁四醇中的至少一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高重頻超快激光高效直寫制造金屬微結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述步驟S2中的金屬鹽墨水通過滴涂或旋涂或噴涂在非金屬材料基底表面形成液膜。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高重頻超快激光高效直寫制造金屬微結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述基底為非金屬材料，包括玻璃、陶瓷、PVP、PMMA、環(huán)氧樹脂、PDMS中的至少一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高重頻超快激光高效直寫制造金屬微結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述步驟S3的高重頻超快激光的波長為340-1550nm、脈沖寬度為100-1000fs、重復(fù)頻率為100kHz-100MHz。