Universitas Tsinghua berkomitmen untuk mengembangkan teknik fabrikasi laser untuk mempersiapkan struktur mikro/nano permukaan dan mengeksplorasi aplikasi fungsionalnya. Kami telah menetapkan kemampuan untuk mengontrol fitur skala mikro dan nano secara individual dan halus serta mengontrol bagaimana fitur tersebut digabungkan untuk membentuk berbagai jenis struktur multilayer.
Fungsionalisasi permukaan melalui struktur mikro/nano tidak hanya merupakan bidang penelitian berkembang yang terinspirasi oleh bionik, namun juga penting untuk berbagai aplikasi praktis. Kunci untuk mewujudkan berbagai fungsi permukaan adalah pembuatan struktur mikro dan nano permukaan dengan ukuran, lapisan, dan komposisi yang dapat dikontrol, yang mendorong kemajuan berkelanjutan teknologi mikro dan nanofabrikasi.
Deposisi di tempat yang terkendali membuka kemungkinan baru untuk struktur mikro/nano permukaan laser ultracepat
Para peneliti di Pusat Penelitian Pemrosesan Bahan Laser, Sekolah Sains dan Teknik Material, Universitas Tsinghua telah menghabiskan beberapa tahun mengembangkan teknik fabrikasi laser untuk mempersiapkan struktur mikro/nano permukaan dan mengeksplorasi aplikasi fungsionalnya. Kami telah menetapkan kemampuan untuk mengontrol fitur mikrometer dan skala nano secara individual dan halus serta bagaimana keduanya digabungkan untuk membentuk berbagai jenis struktur multilayer. Fungsi dan aplikasi yang telah kami selidiki meliputi keterbasahan ekstrim, anti-icing, penyerapan cahaya broadband, warna struktural, penguapan air matahari, manajemen antarmuka termal, sifat tribologi, spektroskopi Raman yang ditingkatkan permukaannya, dan fotoelektrokatalisis untuk aplikasi energi.
Menggunakan laser ultracepat untuk mengontrol fabrikasi struktur dengan lebih baik dan mengembangkan metode fabrikasi yang lebih fleksibel adalah salah satu fokus penelitian berkelanjutan kami. Selain mengendalikan proses ablasi laser ultracepat, kami baru-baru ini menunjukkan bahwa pengendapan partikel setelah ablasi laser ultracepat in-situ pada permukaan padat juga dapat dikontrol dan digunakan sebagai proses aditif mikro lokal untuk membangun struktur permukaan berlapis. Pembentukan gumpalan plasma adalah fenomena umum dalam ablasi laser berdenyut padatan.
Produk dari gumpalan plasma (misalnya nanopartikel) dapat dikumpulkan untuk digunakan dalam cairan eksternal (misalnya dalam kasus ablasi laser dalam cairan) atau substrat (misalnya dalam kasus deposisi laser berdenyut). Sebaliknya, selama penataan permukaan laser ultracepat, beberapa nanopartikel dalam bulu plasma diendapkan kembali ke permukaan yang diiradiasi.
Untuk aplikasi spesifik, fitur struktural yang disimpan di tempat memainkan peran penting dalam meningkatkan sifat permukaan seperti penyerapan cahaya, sensitivitas dan konversi energi. Namun, apakah dan bagaimana mengendalikan proses pengendapan in-situ masih menjadi pertanyaan terbuka.
Penelitian terbaru kami menunjukkan kemampuan untuk mengendalikan proses pengendapan in situ, misalnya dengan membangun struktur seperti benteng di atas susunan mikrokon, dibandingkan hanya memproduksi nanopartikel yang terdistribusi secara acak. Mekanisme interaksi materi laser yang terungkap dapat merangsang minat penelitian di masa depan dalam mengeksplorasi kemungkinan baru menggunakan laser ultracepat untuk membuat struktur mikro/nano permukaan yang fungsional.
