飞秒激光直写加工SERS基底及其应用

表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)是一种高灵敏度、高分辨率的分子识别技术,在多个领域具有非常重要的应用价值。飞秒激光直写作为一种新兴的低成本、高分辨率、高灵活性的微纳加工方法,在制备SERS基底领域得到了广泛的应用。本文重点概述了四种飞秒激光直写制备SERS基底的加工方法,主要包括飞秒激光双光子还原、飞秒激光切割金属、飞秒激光切割-溅射、飞秒激光3D打印。文章简单介绍了各方法制备SERS基底的性能与应用场景,阐述了飞秒激光直写加工在制备SERS基底中的优势,旨在为今后相关研究提供参考。     

飞秒激光加工微纳光学器件

光学器件正在向着小型化、集成化以及柔性可变形等方向发展,基于集成微纳光学器件的光学系统以其较低的功耗、快速的响应时间以及高信息容量等优势脱颖而出。然而目前的高精度微纳加工手段如聚焦离子束(focused ion beam,FIB)刻蚀、半导体光刻等工艺复杂,且缺乏灵活性。飞秒激光作为一种非接触、高精度、高脉冲强度的“冷”加工工具在微纳加工方面受到格外青睐。本文首先阐述了飞秒激光加工微纳光学器件的背景及相关机理,然后讨论了提高飞秒激光加工分辨率的各种方法,接着综述了基于飞秒激光的多种先进加工手段,其后总结了近年来飞秒激光加工微透镜、光栅、光波导以及光子晶体方面的代表性研究进展。最后,本文概括了飞秒激光加工微纳光学器件研究领域所面临的挑战以及未来发展方向。     

表面微纳结构的特殊功能及制备方法研究进展

通过构建表面微纳结构和制备纳米涂层可使材料表面获得特殊功能。主要综述了表面微纳结构的特殊功能和制备表面微纳结构和纳米涂层的主要方法和加工技术。首先,介绍了表面微纳结构在超疏水、光学超透镜和减摩耐磨方面的应用;其次,分别阐述了光刻技术、激光加工技术、自组装技术、增材制造技术(3D打印)、沉积法和溶胶凝胶法等表面微纳结构和纳米涂层的加工方法的研究进展;最后,总结了表面微纳结构及纳米涂层的不同制备方法存在的问题和发展趋势。     

微纳结构超疏水材料制备技术的研究进展

综述了超疏水材料制备技术的研究进展,总结了聚合物和金属基两类主要超疏水材料的制备工艺以及国内外研究现状,指出制备具有各种特殊功能性的超疏水材料如定向疏水材料、超双疏材料等将是今后重要的研究方向。     

氧化铝微纳结构材料的研究进展

氧化铝微纳结构材料由于具有特殊的形貌、高比表面积、高介电常数、高的热和化学稳定性等特性,以及可以作为构筑单元,采用自下而上的方法合成各种超级结构材料,从而使其在吸收剂、催化剂裁体、陶瓷材料、耐磨材料和新结构材料合成等诸多领域得到重要应用,已成为当前纳米材料科学领域的前沿和热点.结合近年来国内外的最新研究进展对氧化铝微纳结构材料的制备方法、表征和物性研究等进行了综述,并对其发展趋势和前景进行了展望.     

全数字化激光直写转台系统

为提高极坐标激光直写设备的性能,设计成全数字化的转台系统,增强了与平台、调焦、 光强系统的同步。提出数字锁相积分、可编程PID控制及变周期稳速判据等概念,并应用于转台控制器设计。配合改进的快速光强调制系统,使极坐标激光直写设备具备制作精确环、任意弧和变宽线条的能力。     

飞秒激光直写诱导PMN-PT晶体表面LIPSS结构相变特性

本文提出一种由飞秒激光直写技术诱导的基于弛豫铁电体PMN-PT晶体的表面周期结构(LIPSS),通过不同激光参数的改变,实现了LIPSS结构周期从750 nm到3μm的变化。最后,通过升高温度探究了LIPSS结构的相变特性。对比基底的相变特性,飞秒激光诱导的LIPSS结构的居里温度有明显的降低,这一特性将会为基于PMN-PT晶体的温控调制器的制备提供新思路。     

激光微纳制造太阳能海水淡化材料研究进展

海水淡化技术在解决水资源短缺的问题上起着重要的作用,其中太阳能海水技术的研究#更是备受关注.激光微纳制造技术作为一种先进、便捷的加工方法,近年来在制备海水淡化材料领域取得了一定的研究成果.本文以太阳能海水淡化技术以及激光加工技术作为研究背景,根据研究材料的多样性,从材料的构成本质出发,将近年来关于激光微纳制造海水淡化材...     

微粒的激光引导直写技术

基于激光引导直写的堆积成形技术可以操纵微米尺寸的材料微粒进行组装构成微结构。本文介绍了激光引导直写技术的相关原理和研究进展,同时结合实验结果对此操作过程做了探讨,最后对相关应用前景进行了展望。     

超快激光制造表面增强拉曼散射传感器

表面增强拉曼散射(SERS)传感器在诸多领域拥有重要的应用潜力。为实现高精度SERS检测,增加热点密度和热点区域中分析物分子数量成为当前研究的重点。超快激光可快速在材料表面构筑大面积的微纳米结构,对于高性能SERS基底的商业化制备具有重要的意义。本文从热点密度和检测区域中分析物分子浓度两个方面,总结了近年来超快激光制造高性能SERS基底的工艺方法。超快激光既能“自下而上”,也能“自上而下”加工出具有局域场增强效应的微纳米结构。其中,超快激光制备的超疏水表面是目前实现待测分子富集的有效方法之一。最后展望了激光制备SERS基底的应用前景。     

微纳马达行为控制与驱动燃料研究

人造微米马达是一种通过特定工艺制备而成的微米尺寸器件,在特定刺激下,能够实现各种各样的机械运动。微纳马达发展至今,取得了很多重大的突破和进展,科学家们通过多种材料制备了能在不同化学燃料中运动的微纳马达。主要对微纳马达行为控制与驱动燃料进行研究。     

具有微/纳多孔结构的海胆状NiO的制备及其比容量研究

以六水合氛化镍和尿素为原料,利用水热合成法制备了具有徽/纳多孔结构的海胆状NiO的前驱物,经热处理后得到了具有微/纳多孔结构的海胆状NiO微球.通过XRD,SEM,H RTRM和N2-吸附-脱附对制得的NiO微球进行了表征,结果显示表面具有5-20nm微孔的海胆状NiO微球由许多直径3040nm的纳米线组装而成,其比表...     

微/纳米ZnO绒球的制备及光催化降解有机染料

以谷氨酸-氟硼酸(GluBF4)离子液体水溶液为反应介质,以物质的量比为1∶6的二水合醋酸锌[Zn(Ac)2·2H2O]和NaOH为原料,室温下制备前驱体,再微波辅助加热制备了微/纳米ZnO粉体,获得了单一形貌较高比表面积微/纳米ZnO绒球。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、比表面(BET)、能谱(EDS)等对产物进行了结构与性能表征。所得产物为六方晶系纤锌矿结构,绒球直径在1.6~3.0μm之间,粒径平均尺寸20.4nm,绒球比表面积为28.3m2/g,产物纯度高,收率95.6%。该纳米材料在自然光下表现出较高的光催化活性和形态稳定性。分别配制浓度为10mg/L的100mL甲基橙(methylorange,MO)、溴甲酚绿(bromocresolgreen,BG)水溶液,30mg纳米ZnO为光降解催化剂,太阳光激发下5h脱色率分别达74.3%和86.4%,重复利用5次,催化剂形貌不变、重量未发生变化。     

高能机械化学法制备铁铝微／纳米粉体材料的研究

采用微米级的铁粉和铝粉,按Fe：A1原子比72：28进行配料,磨料为氧化锆（Zr02）陶瓷球,在试验中分别将球料比设为8：1,12：l以及15：1,将转速设为l000r／min,l200r／min以及1400r／min,通过x射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析各球磨条件对反应过程的影响,研究表明,在机械球磨过程中,塑性原材料生成新相的过程主要是反复撞击、压缩和剪切过程,相较脆性材料更易于发生颗粒团聚。试验成功地制备出铁铝金属间化合物,并且最终得到最佳试验条件为转速1200r／min,球料比12：1。转化率为93％以上。     

电火花加工制备铜基微纳层次结构及其疏水性能

利用电火花成型加工技术制备铜基微纳层次结构疏水表面,该微纳层次结构主要由微纳孔洞、熔珠、重熔区和热应力裂纹等微观结构组成,考察了不同脉宽参数对微纳层次结构疏水性的影响。结果表明:随着脉宽的增大,微纳层次结构中微纳孔洞数量增加,各种微观结构的层次分布程度增强,增大“气垫”效应区域,可存储更多的空气在其表面,提高了微纳层次结构的疏水性。固-液界面所占面积分数(f sl)减小,水滴和表面孔洞中的“气垫”接触面积增大,使得微纳层次结构对水滴的物理吸附作用减弱。微纳层次结构接触角可增至(144.7±2.1)°,接触角滞后性范围为(8.46±3.3)°^14.10±1.2°。     

微纳晶体材料体膨胀系数测定和计算方法

为解决微纳尺度晶体材料膨胀系数无法直接测量的现状,文章提出一种适用的测试思路及计算方法.该方法基于材料在不同温度下的XRD衍射图谱获得晶胞晶格常数,通过"晶格常数-温度"拟合,计算各个物相晶轴的线膨胀系数,进一步计算获得材料的体膨胀系数.采用该方法对单相高锡焊料及多相PbSn合金焊球进行测试,获取其体膨胀系数,证实方法...     

Preparation and characterization of titanate nanotubes/carbon composites

Titanate nanotubes/carbon composites(TNT/CCs) were synthesized by allowing carbon-coated TiO₂ (CCT) powder to react with a dense aqueous solution of NaOH at 120 °C for a proper period of time. As-prepared CCT and TNT/CCs were characterized by means of transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), and Raman spectrometry. The processes for formation of titanate nanotubes/carbon composites were discussed. It was found that the TiO₂ particles in TiO₂-carbon composite were enwrapped by a fine layer of carbon with a thickness of about 4 nm. This carbon layer functioned to inhibit the transformation from anatase TiO₂ to orthorhombic titanate. As a result, the anatase TiO₂ in CCT was incompletely transformed into orthorhombic titanate nanotubes upon 24 h of reaction in the dense and hot NaOH solution. When the carbon layers were gradually peeled off along with the formation of more orthorhombic titanate nanotubes at extended reaction durations (e.g., 72 h), anatase TiO₂ particles in CCT were completely transformed into orthorhombic titanate nanotubes, yielding TNT/CCs whose morphology was highly dependent on the reaction time and temperature.     

碳/碳/Al2O3陶瓷功能梯度材料的制备与研究

从功能梯度材料的原材料的筛选、制备工艺路线的确定出发,对碳/碳/Al2O3陶瓷功能梯度材料的组分分布、微观结构、烧蚀性能及热学性能进行了研究.从试样内表面向外表面,基体碳含量从88%变化到近乎为15%,而Al2O3陶瓷含量从12%变化到85%左右.材料内表面氧-乙炔烧蚀率为0.012nn/s,这表现为碳/碳材料的特性.材料外表面的导热系数达到0.86W/m·K(25℃),表现为良好的隔热效果.     

Microstructure and properties of Ti/Al lightweight graded material by direct laser deposition

A novel Ti/Al lightweight graded material was fabricated successfully using the direct laser deposition process, with the composition continuously changing from 100 vol.-% Ti6Al4V to 100 vol.-% AlSi10Mg. Microstructures and phase transformations were characterised, and the mechanical properties of the Ti/Al lightweight graded material were investigated. It was found that element concentrations followed a nearly linear relationship along the compositional gradient. The maximum hardness reached 619 HV in the ‘II’ zones, and then it decreased gradually to 214 HV at the outermost layer, with the increase in the proportion of AlSi10Mg. The values for the ultimate tensile strength were above 400?MPa, and the fracture surfaces indicated a transition from ductile to brittle fracture along the graded direction.