[發明專利]一種飛秒激光直寫與電鍍法相結合制備超疏水表面的方法

有效

• 申請號: 202110084372.7
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112872597B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 姜瀾;李晨;胡潔
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B23K26/352
• 分類號: B23K26/352;B23K26/064;C25D3/48;C25D3/50;C25D3/38;C25D3/46;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

1.一種飛秒激光直寫與電鍍法相結合制備超疏水表面的方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一：通過飛秒激光對表面帶有一定厚度的金屬層的半導體或絕緣體基底進行激光表面加工，制造金屬微米線狀電極；

步驟二：將步驟一制得的金屬微米線狀電極作為電鍍陰極，置于電解液溶液中進行電鍍處理，使金屬微米線狀電極的表面電鍍上形貌尺寸均可調節的金屬納米顆粒，形成靈活可調的金屬微米線-納米顆粒復合疏水、超疏水結構；

經過飛秒激光加工后，一部分金屬膜被去除，裸露出基底，由于基底是半導體或絕緣體，而金屬膜是導體，故在電化學生長過程中，理論上只會在金屬微米電極上有電化學生長現象，而裸露出的基底上不會生長納米顆粒；通過調控步驟二所述電鍍處理時的電流密度與通電時間，使金屬微米電極的表面電鍍上形貌尺寸均可調節的金屬納米顆粒；

所述步驟一中金屬層厚度的范圍應為納米到微米尺度，控制激光掃描過程中的激光能量、掃描速度與掃描間距，以確保激光通量范圍為0.25-0.35J/cm²，單位面積上的有效脈沖個數范圍為21-35；

步驟二所述電流密度0.33-1.32A/dm²，通電時間30-180s；所述電解液溶液中含有：銅離子、金離子、銀離子或鉑離子。

2.如權利要求1所述的一種飛秒激光直寫與電鍍法相結合制備超疏水表面的方法，其特征在于：用“己”字形對金屬膜進行掃描。

3.如權利要求1所述的一種飛秒激光直寫與電鍍法相結合制備超疏水表面的方法，其特征在于：所述金屬微米線電極寬度范圍在5-20μm；所述金屬層包括：金、鉑、銅或銀。

4.如權利要求1所述的一種飛秒激光直寫與電鍍法相結合制備超疏水表面的方法，其特征在于：所述基底是柔性的或非柔性的。

5.實現如權利要求1至4任意一項所述方法的飛秒激光加工裝置，其特征在于：包括：飛秒激光器、光柵、衰減片、光學快門、反射鏡、聚焦透鏡、六軸平移臺；飛秒激光脈沖從激光器發出后，依次通過光柵和衰減片，隨后，通過光學快門來控制激光的開關；經由反射鏡引入加工所用的聚焦透鏡；待加工樣品放置在六軸平移臺上；平移過程中運動途徑為“己”形；通過計算機控制系統控制六軸平移臺的移動，可以實現樣品在三維空間中的任意移動從而實現圖案化的飛秒激光加工過程，從而在帶有金屬層的基底上加工出金屬線微米電極；

還包括電鍍裝置，包括電解池、數字源表、導線、電鍍陰極與電鍍陽極；將電解液置于電解池中，選用與電解液中含有的金屬離子相同的金屬單質作為電鍍陽極，選用經飛秒激光在帶有金屬層的基底上加工后得到的金屬微米線電極作為電鍍陰極，將數字源表與陰極陽極分別用導線相連；通過控制電流密度與通電時間，使金屬微米電極的表面電鍍上形貌尺寸均可調節的金屬納米顆粒，形成靈活可調的金屬微米線-納米顆粒復合疏水、超疏水結構。