飞秒激光固体材料表面微纳结构制备及其功能特性 [Modification of Solid Surface Function by Femtosecond Laser Micro and Nanost epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024

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内容简介

　　《飞秒激光固体材料表面微纳结构制备及其功能特性》介绍了微纳结构表面的应用背景和发展趋势以及著者近年来在飞秒激光功能微纳结构制备领域取得的一些研究成果，其中包括飞秒激光在金属及硅表面微纳结构的制备，微纳结构表面光学及润湿功能方面的研究，特别对飞秒激光等离子细丝曲面微纳制备技术进行了阐述，并进一步介绍这些制备技术的应用领域及未来前景。
　　《飞秒激光固体材料表面微纳结构制备及其功能特性》可供从事与光学学科相关专业的师生以及科研人员学习和参考，也可作为光电信息科学与工程专业、应用物理专业、电子科学与技术专业及机械专业本科生的教材。

内页插图

目录

第1章 绪论
1．1 引言
1．2 自然界中微纳结构引起的奇特功能
1．2．1 微纳结构导致的生物体表面颜色改变
1．2．2 微纳结构的润湿特性
1．2．3 多尺寸复合结构引起的多功能特性集成
1．3 表面功能微纳结构在“绿色技术”中的应用
1．3．1 能源高效率利用和产品寿命延长
1．3．2 环保生产和产品的开发
1．3．3 芯片实验室
1．3．4 太阳能的利用和开发
1．4 脉冲激光制备功能表面的研究进展
1．4．1 脉冲激光诱导固体表面亚波长波纹结构
1．4．2 飞秒激光调控固体表面光学性能
1．4．3 脉冲激光调控固体材料表面润湿性能
1．4．4固体材料表面多功能的集成
1．5 曲面激光微结构制备的概况

第2章 飞秒激光诱导金属表面亚波长周期性波纹结构
2．1 引言
2．2 实验装置和实验方法
2．3 实验结果与初步分析
2．4 亚波长形成机理分析与数值计算
2．5 飞秒激光作用下金属表面超快热力学过程的研究
2．5．1 超快热力学过程物理模型的建立
2．5．2 数值差分方法
2．5．3 数值模拟结果与讨论
2．6 本章小结

第3章 飞秒激光硅表面微纳结构的制备及其光学特性
3．1 引言
3．2 SF6气体环境中黑硅的制备研究
3．2．1 实验过程与制备方法
3．2．2 实验结果与讨论
3．3 飞秒激光直接在大气环境下制备新型黑硅的实验研究．
3．3．1 实验方法与表征方法
3．3．2 实验结果与讨论
3．4 本章小结

第4章 飞秒激光金属表面着色技术
4．1 引言
4．2 实验装置与方法
4．3 金属铝表面激光着色及其成色机理
4．4 大面积NC-LIPSS的飞秒激光制备技术及其光学特性研究
4．5 本章小结

第5章 黑金属的制备与宽光谱高吸收机理的数值模拟
5．1 引言
5．2 飞秒激光制备宽光谱高吸收黑金属的实验研究
5．3 黑金属吸波模型的建立与计算方法
5．4 亚微米光栅结构陷光特性的研究
5．4．1 光栅宽度和间距不变条件下光栅周期对反射率的影响
5．4．2 光栅宽度、深度不变条件下光栅间距对反射率的影响
5．4．3 光栅间距、深度不变条件下光栅宽度对反射率的影响
5．4．4 微腔效应在光吸收中的作用
5．5 其他亚微米结构陷光特性的研究
5．6 纳米颗粒在宽谱陷光中作用的研究
5．6．1 模型介绍与模拟方法
5．6．2 模拟结果与讨论
5．7 本章小结

第6章 飞秒激光诱导金属、半导体微纳结构的润湿特性及其多功能集成
6．1 引言
6．2 飞秒激光制备金属、硅表面“输水”功能结构
6．2．1 实验测量方法
6．2．2 实验结果与讨论
6．3 飞秒激光制备金属表面超疏水功能结构的研究
6．3．1 实验装置与表征方法
6．3．2 实验结果与讨论
6．4 双特性支持下的多功能表面的获得
6．5 多功能微纳结构在太阳能热电发电的应用研究
6．5．1 实验装置与测量方法
6．5．2 实验结果与讨论
6．6 本章小结

第7章曲面样品表面功能微纳结构的飞秒激光制备技术
7．1 引言
7．2 实验装置及实验方法
7．3 实验结果与讨论
7．3．1 多功能典型微纳结构从平面到非平表面的拓展
7．3．2 丝不同位置对金属表面微结构的影响
7．3．3 细丝不同入射角度对金属表面微结构的影响
7．3．4 激光不同偏振方向和偏振态对金属表面微纳结构的影响
7．4 飞秒激光制备柱形微结构形成机理分析与数值模拟
7．4．1 柱状微结构形成机理分析
7．4．2 选择性激光烧蚀的数值模型建立
7．4．3 数值计算结果与讨论
7．5 本章小结

参考文献

前言/序言

　　在自然界生物表面各种功能性微纳结构的启示下，人们通过应用飞秒激光在金属、半导体等表面制备出各种形貌类型的微纳结构，达到改善材料表面性能的目的。固体表面新功能的实现及其技术的发展可以有效地为人类的生活和生产服务。例如，可以对这些功能微纳结构进行材料表面的光学、润湿等性能的调控。固体表面功能性微纳结构的制备技术对实现高效太阳能的利用、金属表面润滑的改善及防腐自清洁、吸波材料等诸多领域的应用有着深远的意义。
　　本书着重对飞秒激光在金属、半导体表面微纳结构的制备及其特性进行系统阐述，主要内容包括：飞秒激光诱导金属表面亚波长周期性波纹结构；飞秒激光硅表面微纳结构的制备及其光学特性；飞秒激光金属表面着色技术；黑金属的制备与宽谱高光吸收机理的数值模拟；飞秒激光诱导金属、半导体微纳结构的润湿特性及其多功能集成；曲面样品表面功能微纳结构的飞秒激光制备技术等。具体安排如下：
　　第1章绪论。介绍自然界中功能微纳结构的特点和奇特功能，简述微纳结构在绿色技术发展中的作用和地位，综述激光制备固体表面微结构和功能特性的研究进展。
　　第2章飞秒激光诱导金属表面亚波长周期性波纹结构。给出利用工作频率为10Hz飞秒激光在金属铝表面激光诱导周期波纹结构（LIPSS）的实验工作结果，进一步，结合数值模拟针对波纹结构形成机理、周期变小、纳米结构形成、周期波纹结构消失等实验现象和问题展开分析与讨论。
　　第3章飞秒激光硅表面微纳结构的制备及其光学特性。使用重复频率为10Hz飞秒激光和lkHz飞秒激光分别进行硅表面微纳结构的定点制备与扫描大面积制备的讨论。结合实验数据对微结构形成机理和光吸收机制进行分析与解释，以及在大气环境下新型黑硅的制备和研究。
　　第4章飞秒激光金属表面着色技术。主要描述使用lkHZ飞秒激光在金属表面开展激光着色，同时进行大面积NC-LIPSS制备的研究。
　　第5章黑金属的制备与宽谱高光吸收机理的数值模拟。针对应用更加广泛的黑金属展开多种典型结构黑金属的制备研究。通过对反射率和微观形貌的描述分析了光吸收机理。为更好地解释黑金属光吸收机制，利用FDTDSolutions数值仿真软件对黑金属典型纳米结构进行建模模拟，对超宽光谱吸收进行深入讨论。
　　第6章为飞秒激光诱导金属、半导体微纳结构的润湿特性及其多功能集成。为进一步拓展黑金属的应用，开展具有微米光栅沟槽和微柱典型结构的黑金属表面润湿特性的研究，讨论多种功能集合的应用意义并开展多功能微纳结构增强太阳能热电发电效率的研究。
　　第7章曲面样品表面功能微纳结构的飞秒激光制备技术。为解决曲面样品上激光加工的难题，重点展开飞秒激光等离子细丝在非平面金属表面微纳功能结构的制备研究，并研究实验参数对表面微观形貌的影响，通过实验数据提出微结构形成机理解释模型，再通过数值模拟对实验现象进行解释和讨论。
　　该书的读者对象主要为物理、材料、机械、电子等领域的研究人员和技术人员，同时也可作为相关专业高年级本科生、研究生以及大专院校教师的授课教材。

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