基于飞秒激光加工技术的仿壁虎足表面微结构制备方法技术

本发明专利技术涉及基于飞秒激光加工技术的仿壁虎足表面微结构制备方法。所述制备方法包括以下步骤：S1搭建飞秒激光加工平台。S2确定焦平面。S3设定标刻软件的工作参数，进行一次标刻。S4改变样品放置位置，进行二次标刻，获得仿壁虎足具有纤毛的微结构表面。S5调整标刻软件的工作参数，进行标刻，获得仿壁虎足具有纤毛的层状微结构表面。S6将仿壁虎足具有纤毛的层状微结构表面的样品沿垂直于第二位置的方向放置，经标刻，获得仿壁虎足具有纤毛的井字微结构表面。本发明专利技术的制备方法与物质作用烧蚀和溅射区域较小，受热效应影响小，可保持材料结构的完整性，加工精度高且操作性强。可精确、高效地制备得到材料结构完整性好的仿壁虎足表面微结构。微结构。微结构。

【技术实现步骤摘要】
基于飞秒激光加工技术的仿壁虎足表面微结构制备方法


[0001]本专利技术属于微纳米加工中的仿生结构制备
，特别是涉及基于飞秒激光加工技术的仿壁虎足表面微结构制备方法。

技术介绍

[0002]在工业生产和日常生活中，常用的吸附方式主要包括真空吸附﹑机械夹持、静电吸附或磁致吸附等方式。由于机械夹持结构设计复杂，静电吸附和磁致吸附对被吸附材料有特定要求，因而，真空吸附是目前最为常用也是最为成熟的吸附方式。然而，当真空吸附应用于吸附精密器件时，常常由于吸力过大导致对器件表面造成一定程度的损伤。因此，为解决如何在小真空度的条件下实现大的粘附力，设计制作了仿壁虎足表面微结构。
[0003]当下仿壁虎足表面微结构的制备大多采用转印、光刻等方法，上述方法在实际制备仿壁虎足表面微结构时，工艺复杂，不能保持材料结构的完整性，加工精度低且可操作性不佳，导致不能精确、高效地制备得到具有良好材料结构完整性的仿壁虎足表面微结构。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对当下制备方法存在的工艺复杂，不能保持材料结构的完整性，加工精度低且可操作性不佳，导致不能精确、高效地制备具有良好材料结构完整性的仿壁虎足表面微结构的问题，提供基于飞秒激光加工技术的仿壁虎足表面微结构制备方法。
[0005]基于飞秒激光加工技术的仿壁虎足表面微结构制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1提供标刻软件、搭建飞秒激光加工平台；
[0007]所述飞秒激光加工平台，其包括飞秒激光器、三组反射镜、光阑、电控光闸、衰减片、功率计、通过导线与所述功率计电性连接的探头、遮光罩、光束提升镜、Z轴升降平台、振镜、活动安装在所述Z轴升降平台面向所述振镜位置处的载玻片，所述载玻片背向所述Z轴升降平台位置处贴附有样品；
[0008]S2确定所述飞秒激光加工平台的焦平面；
[0009]S3将所述样品的放置位置标记为第一位置，启动所述飞秒激光器并设置飞秒激光器的工作参数，调节所述功率计的读数，设定所述标刻软件的工作参数，所述标刻软件运行开始进行一次标刻；
[0010]所述标刻软件的工作参数设定操作如下：
[0011]在所述标刻软件上按1：4.76的比例画出23.8
×
23.8mm的方形；
[0012]按1：4.76的比例在所述方形内设置间距为0.238mm的周期性沟槽阵列；
[0013]S4一次标刻结束后改变所述样品的放置位置，并将该位置标记为第二位置，后进行二次标刻，获得仿壁虎足具有纤毛的微结构表面的样品；
[0014]所述样品沿垂直于所述第一位置的方向进行放置的位置标记为第二位置；
[0015]S5调整所述标刻软件的工作参数，并调节所述功率计的读数，后进行标刻，获得仿壁虎足具有纤毛的层状微结构表面的样品；
[0016]S6将所述仿壁虎足具有纤毛的层状微结构表面的样品沿垂直于第二位置的方向放置在所述Z轴升降平台上，并调节所述功率计的读数，经标刻，获得仿壁虎足具有纤毛的井字微结构表面。
[0017]上述制备方法，将飞秒激光与仿壁虎足表面微结构结合，与物质作用烧蚀和溅射区域较小，受热效应影响也较小以保持材料结构的完整性，加工精度高且操作性强。可精确、高效地制备得到材料结构完整性好的仿壁虎足表面微结构。
[0018]在其中一个实施例中，所述飞秒激光器发射激光光束，激光光束经相邻反射镜反射后通过所述光阑，继续经相邻反射镜反射后，激光光束依次通过所述衰减片和光束提升镜，经相邻反射镜反射后通过所述振镜，最后呈锥形光束射出作用在所述样品上。
[0019]在其中一个实施例中，三组所述反射镜分别设置在飞秒激光器的激光光路和光阑的光轴交汇处、光阑的光轴和电控光闸之间处、遮光罩和振镜之间处。
[0020]在其中一个实施例中，所述飞秒激光加工平台还包括红外显色卡片，其用于显示激光光束。
[0021]在其中一个实施例中，激光光束通过所述振镜后，光束聚焦到的一个焦点所在的平面确定为焦平面；所述焦平面平行于锥形光束的径向平面。
[0022]在其中一个实施例中，所述飞秒激光器的工作参数如下：脉冲宽度为400fs，波长为1030nm，重复频率为1MHz。
[0023]在其中一个实施例中，所述功率计的读数调节操作如下：使用所述功率计的探头测激光光束通过衰减片后的功率；旋转衰减片，使功率计的读数为20～40mW，通过功率计给出激光光束的能量范围，配合衰减片定量地改变系统中的光强，从而保持飞秒激光的加工精度。
[0024]在其中一个实施例中，所述标刻软件的工作参数设定操作如下：
[0025]在所述标刻软件上按1：4.76的比例画出23.8
×
23.8mm的方形；
[0026]按1：4.76的比例在所述方形内设置间距为0.238mm的周期性沟槽阵列。
[0027]在其中一个实施例中，调整所述标刻软件的工作参数，其操作为按1：4.76的比例在所述方形内将间距为0.238mm的周期性沟槽阵列调整至间距为0.952mm。
[0028]在其中一个实施例中，所述样品采用聚二甲基硅氧烷材料。
[0029]本专利技术提出的基于飞秒激光加工技术的仿壁虎足表面微结构制备方法，具有下述有益效果：
[0030]1、本专利技术的制备方法基于飞秒激光加工技术进行设计，实现飞秒激光与仿壁虎足表面微结构的结合，运用飞秒激光的单个脉冲宽度较短，可以有效地抑制热能的扩散，从而实现冷加工，并且飞秒激光超高的峰值功率具备可轻而易举突破材料损伤阈值的特性，使得实际制备时，飞秒激光与物质作用烧蚀和溅射区域较小，受热效应影响也较小以保持材料结构的完整性。
[0031]2、本专利技术的制备方法具有加工精度高，操作性强的优点。
[0032]3、通过本专利技术的制备方法，可精确地制备得到如仿壁虎足具有纤毛的微结构表面、仿壁虎足具有纤毛的层状微结构表面和仿壁虎足具有纤毛的井字微结构表面，在保持材料结构完整性的同时，显著提高制备效率。
[0033]综上，本专利技术的制备方法将飞秒激光与仿壁虎足表面微结构结合，与物质作用烧
蚀和溅射区域较小，受热效应影响也较小以保持材料结构的完整性，加工精度高且操作性强。可精确、高效地制备得到材料结构完整性好的仿壁虎足表面微结构。
附图说明
[0034]图1为本专利技术基于飞秒激光加工技术的仿壁虎足表面微结构制备方法的流程图。
[0035]图2为本专利技术实施例中飞秒激光加工平台的结构示意图。
[0036]图3为本专利技术实施例中切制好的样品的正视图。
[0037]图4为本专利技术实施例中切制好的样品的俯视图。
[0038]图5为本专利技术实施例一次标刻过程中飞秒激光加工的正视图。
[0039]图6为本专利技术实施例一次标刻过程中飞秒激光加工的俯视图。
[0040]图7为本专利技术实施例中具有纤毛的微结构表面的斜视图及局部视图。
[0041]图8为本专利技术实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于飞秒激光加工技术的仿壁虎足表面微结构制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1提供标刻软件、搭建飞秒激光加工平台；所述飞秒激光加工平台，其包括飞秒激光器(1)、三组反射镜(2)、光阑(3)、电控光闸(4)、衰减片(5)、功率计(6)、通过导线与所述功率计(6)电性连接的探头(7)、遮光罩(8)、光束提升镜(9)、Z轴升降平台(10)、振镜(13)、活动安装在所述Z轴升降平台(10)面向所述振镜(13)位置处的载玻片(11)，所述载玻片(11)背向所述Z轴升降平台(10)位置处贴附有样品(12)；S2确定所述飞秒激光加工平台的焦平面；S3将所述样品(12)的放置位置标记为第一位置，启动所述飞秒激光器(1)并设置飞秒激光器(1)的工作参数，调节所述功率计(6)的读数，设定所述标刻软件的工作参数，所述标刻软件运行开始进行一次标刻；S4一次标刻结束后改变所述样品(12)的放置位置，并将该位置标记为第二位置，后进行二次标刻，获得仿壁虎足具有纤毛的微结构表面的样品(12)；所述样品(12)沿垂直于所述第一位置的方向进行放置的位置标记为第二位置；S5调整所述标刻软件的工作参数，并调节所述功率计(6)的读数，后进行标刻，获得仿壁虎足具有纤毛的层状微结构表面的样品(12)；S6将所述仿壁虎足具有纤毛的层状微结构表面的样品(12)沿垂直于第二位置的方向放置在所述Z轴升降平台(11)上，并调节所述功率计(6)的读数，经标刻，获得仿壁虎足具有纤毛的井字微结构表面。2.根据权利要求1所述的基于飞秒激光加工技术的仿壁虎足表面微结构制备方法，其特征在于，所述飞秒激光器(1)发射激光光束，激光光束经相邻反射镜(2)反射后通过所述光阑(3)，继续经相邻反射镜(2)反射后，激光光束依次通过所述衰减片(5)和光束提升镜(9)，经相邻反射镜(2)反射后通过所述振镜(13)，最后呈锥形光束射出作用在所述样品(12)上。3.根据权利要求1所述的基于飞秒激光加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晨初，赵麟寒，张衡，叶罕昌，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：