飞秒激光固体材料表面微纳结构制备及其功能特性PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 自然界中微纳结构引起的奇特功能 1

1.2.1 微纳结构导致的生物体表面颜色改变 1

1.2.2 微纳结构的润湿特性 2

1.2.3 多尺寸复合结构引起的多功能特性集成 3

1.3 表面功能微纳结构在“绿色技术”中的应用 4

1.3.1 能源高效率利用和产品寿命延长 4

1.3.2 环保生产和产品的开发 4

1.3.3 芯片实验室 4

1.3.4 太阳能的利用和开发 5

1.4 脉冲激光制备功能表面的研究进展 5

1.4.1 脉冲激光诱导固体表面亚波长波纹结构 6

1.4.2 飞秒激光调控固体表面光学性能 7

1.4.3 脉冲激光调控固体材料表面润湿性能 8

1.4.4 固体材料表面多功能的集成 9

1.5 曲面激光微结构制备的概况 10

第2章 飞秒激光诱导金属表面亚波长周期性波纹结构 12

2.1 引言 12

2.2 实验装置和实验方法 12

2.3 实验结果与初步分析 14

2.4 亚波长形成机理分析与数值计算 17

2.5 飞秒激光作用下金属表面超快热力学过程的研究 20

2.5.1 超快热力学过程物理模型的建立 20

2.5.2 数值差分方法 22

2.5.3 数值模拟结果与讨论 24

2.6 本章小结 26

第3章 飞秒激光硅表面微纳结构的制备及其光学特性 28

3.1 引言 28

3.2 SF6气体环境中黑硅的制备研究 28

3.2.1 实验过程与制备方法 28

3.2.2 实验结果与讨论 30

3.3 飞秒激光直接在大气环境下制备新型黑硅的实验研究 41

3.3.1 实验方法与表征方法 41

3.3.2 实验结果与讨论 41

3.4 本章小结 43

第4章 飞秒激光金属表面着色技术 44

4.1 引言 44

4.2 实验装置与方法 44

4.3 金属铝表面激光着色及其成色机理 45

4.4 大面积NC-LIPSS的飞秒激光制备技术及其光学特性研究 50

4.5 本章小结 52

第5章 黑金属的制备与宽光谱高吸收机理的数值模拟 53

5.1 引言 53

5.2 飞秒激光制备宽光谱高吸收黑金属的实验研究 53

5.3 黑金属吸波模型的建立与计算方法 60

5.4 亚微米光栅结构陷光特性的研究 61

5.4.1 光栅宽度和间距不变条件下光栅周期对反射率的影响 63

5.4.2 光栅宽度、深度不变条件下光栅间距对反射率的影响 64

5.4.3 光栅间距、深度不变条件下光栅宽度对反射率的影响 64

5.4.4 微腔效应在光吸收中的作用 66

5.5 其他亚微米结构陷光特性的研究 68

5.6 纳米颗粒在宽谱陷光中作用的研究 72

5.6.1 模型介绍与模拟方法 72

5.6.2 模拟结果与讨论 73

5.7 本章小结 76

第6章 飞秒激光诱导金属、半导体微纳结构的润湿特性及其多功能集成 77

6.1 引言 77

6.2 飞秒激光制备金属、硅表面“输水”功能结构 78

6.2.1 实验测量方法 78

6.2.2 实验结果与讨论 78

6.3 飞秒激光制备金属表面超疏水功能结构的研究 83

6.3.1 实验装置与表征方法 83

6.3.2 实验结果与讨论 83

6.4 双特性支持下的多功能表面的获得 86

6.5 多功能微纳结构在太阳能热电发电的应用研究 86

6.5.1 实验装置与测量方法 86

6.5.2 实验结果与讨论 88

6.6 本章小结 90

第7章 曲面样品表面功能微纳结构的飞秒激光制备技术 92

7.1 引言 92

7.2 实验装置及实验方法 93

7.3 实验结果与讨论 93

7.3.1 多功能典型微纳结构从平面到非平表面的拓展 93

7.3.2 丝不同位置对金属表面微结构的影响 95

7.3.3 细丝不同入射角度对金属表面微结构的影响 96

7.3.4 激光不同偏振方向和偏振态对金属表面微纳结构的影响 96

7.4 飞秒激光制备柱形微结构形成机理分析与数值模拟 97

7.4.1 柱状微结构形成机理分析 97

7.4.2 选择性激光烧蚀的数值模型建立 99

7.4.3 数值计算结果与讨论 100

7.5 本章小结 102

参考文献 103