皮秒激光加工的微织构对碳化硅润湿性的影响

TQ174; 为改善碳化硅的表面润湿性能,本研究利用脉冲激光加工表面处理和化学改性分别改善了碳化硅的表面形貌和表面能.实验选用皮秒激光加工方式构造表面微织构,利用激光共聚焦显微镜分析了微织构的微观形貌,并进一步分析了烧蚀形态与激光自身特性和加工参数之间的联系.研究发现,激光加工效果以烧蚀为主,重熔为辅,而由于碳化硅烧蚀阈值和激光能量在光斑中的高斯分布特性,形成的微织构的烧蚀凹槽呈倒三角形.此外,选用的氟硅烷修饰剂使碳化硅表面从亲水表面转变为疏水表面;通过改变加工参数获得不同微织构并进行氟硅烷修饰后,碳化硅表面接触角最大提高到 157°,达到了超疏水效果.为了进一步探讨微织构对疏水性的影响原理,提出了一个基于实际形貌参数的固液接触角模型.该模型阐释了接触角随微织构特征参数变化的机制,固、气、液两两之间的接触面积影响了表面润湿性,这为寻找具有最佳疏水性能的微织构提供了新的理论指导.