飞秒激光与水热法：打造不锈钢强粘超疏水表面

"飞秒激光结合水热法制备不锈钢高粘附超疏水表面 (2013年)，作者: 吴勃、周明、李保家、蔡兰，发表于《江苏大学学报(自然科学版)》，文章编号: 1001-9731(2013)24-3658-05" 本文介绍了一种创新的技术，用于在不锈钢基体上制备具有高粘附性和超疏水性的薄膜。具体方法是采用飞秒激光技术和水热法制备出双尺度微纳结构。首先，在高真空条件下，利用能流密度为2.4 J/cm²的飞秒激光处理316L不锈钢表面，创造出微米级的周期性锥状钉结构。随后，通过水热法在这些微结构上生长一层ZnO纳米杆薄膜，形成了由微米级锥状钉结构和ZnO纳米杆组成的复合微纳结构。 实验结果显示，所得到的薄膜由六方纤锌矿结构的ZnO晶体组成，其表观接触角达到160.2°，表现出显著的超疏水性。此外，该表面还具有高粘附性，即水滴即使在样品翻转时也不会滚动下来，类似于自然界中的“花瓣效应”。这种特性对于微液滴的无损操控等应用具有潜在价值。 为了进一步理解这种结构的润湿性，研究人员建立了微结构几何模型，并假设了特定的润湿状态，推导出了接触角的计算公式。通过计算与实验测量值的比较，证明了理论模型的有效性。这种高粘附超疏水表面的制备方法为不锈钢表面改性提供了新的思路，可能应用于防污、自清洁、微流控等领域。 关键词涉及的领域包括飞秒激光技术、水热法制备、高粘附超疏水表面、ZnO材料以及不锈钢表面处理。该研究工作不仅展示了先进的材料制备技术，还体现了微观结构对材料表面性能的重要影响，对于提升材料性能和开发新型功能材料具有重要意义。