本文關(guān)鍵詞：基于納米顆粒的納秒激光近場微造型機(jī)理與技術(shù)研究

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【摘要】：隨著激光技術(shù)的發(fā)展,激光近場加工技術(shù)利用近場效應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)超越衍射極限的分辨率。其中,基于納米顆粒的激光近場加工技術(shù)是一種能夠大面積制造可控微孔的方法。該方法將單層納米顆粒沉積在加工工件表面,利用納米顆粒對(duì)光場進(jìn)行調(diào)制,誘導(dǎo)形成局域場增強(qiáng)效應(yīng),進(jìn)而能夠在工件表面形成大面積的微孔,且具有高靈活性、低成本、適用范圍廣等特點(diǎn),可應(yīng)用于表面納米圖案化、納米尺度的形變以及生物光子學(xué)等領(lǐng)域。本文采用仿真與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的手段,采用納秒激光作為加工光源,研究鈦合金表面激光近場微造型技術(shù)。借助仿真軟件,分析兩種不同顆粒類型激發(fā)的近場增強(qiáng)效應(yīng),實(shí)現(xiàn)鈦合金表面的微孔制造,研究脈沖激光的能量密度和搭接率對(duì)微孔形貌以及分布的影響,探究納米顆粒對(duì)激光打孔形貌的影響。具體研究內(nèi)容如下:1.仿真分析不同納米顆粒作用下鈦合金表面局域場增強(qiáng)的效應(yīng)。使用FDTD Solutions軟件,研究電介質(zhì)納米顆粒與貴金屬納米顆粒形成近場增強(qiáng)機(jī)制的區(qū)別。探求激光的波長、入射角以及仿真模型中的背景折射率等加工工藝參數(shù)下鈦合金表面的電場分布狀態(tài),為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供理論指導(dǎo)。2.優(yōu)化鈦合金單層二氧化硅納米顆粒的沉積參數(shù)。通過分析納米顆粒之間的行為,選擇旋涂法進(jìn)行顆粒沉積,深入研究不同旋涂參數(shù)下金屬表面的納米顆粒單層沉積效果,通過添加超級(jí)潤濕劑形成親水薄膜,改進(jìn)鈦合金表面的親水性,實(shí)現(xiàn)鈦合金表面單層納米顆粒的大面積排列。3.實(shí)驗(yàn)研究鈦合金表面納米顆粒對(duì)單脈沖微孔制作及打孔的影響。實(shí)現(xiàn)了鈦合金表面微孔制造,研究激光的能量密度、光斑搭接率等參數(shù)對(duì)微孔的分布、孔徑等尺寸影響;發(fā)現(xiàn)微孔之間存在的“連接線”現(xiàn)象,分析與納米顆粒之間的間距以及脈沖激光的能量密度有關(guān)。探求納米顆粒對(duì)激光的調(diào)節(jié)作用,發(fā)現(xiàn)納米顆粒可維持激光單脈沖打孔的形狀,減少噴濺物的產(chǎn)生,對(duì)孔徑起到一定的約束作用。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN249;TB383.1

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本文編號(hào)：1258825