项目名称: 非平面金属表面微纳米特征结构的超短脉冲激光快速可控制造的基础研究

项目编号: No.51275012

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 刘世炳

作者单位: 北京工业大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 物质表面微纳米尺度的特征结构具有显著的小尺寸效应、介观效应和量子效应等奇异的表面效应,这些非经典效应使得人们能够通过各种特征尺寸结构的不同组合与排列来获得宏观物体表面超常的光、声、热、电、磁、以及力学等性能或功能。因此,通过微纳米尺寸特征结构实现特殊表面功能的微机械零部件的加工制造,对未来新兴产业中的诸多应用将起着革命性的作用,对我国的国民经济、国防能力、人类生活和社会发展等都将产生重要的影响。本项目应用超短脉冲(飞秒与皮秒)激光技术,从理论与实验两方面探索激光与金属表面超快相互作用产生的高阶非线性过程与现象,揭示表面微纳米特征结构的成形机理与规律,创立结构特征可控的微机械零部件表面超常功能化快速制造的新原理、新技术;在成形机理与规律的研究基础上,通过参数优化与技术集成,自主研制出皮秒激光非平面金属表面微纳米特征结构加工的设备样机。

中文关键词: 表面双等离子共振机制;非平面表面纳米结构化;黑硅;表面释热性能;二维烯材料

英文摘要: The characteristic micro- and nano-structures on the material surface show various unusual surface effects such as microscale, Mesoscopic, and quantum effects. These nonclassical physical effects make the hypernormal optical, acoustical, electrical, magnetical, and mechanical properties or fuctions can be achieved on the material surface by various permutation and combination of those characteristic structures. Therefore, manufacturing ability of these peculiar functions on the surface of micromechanical components, by realization of the characteristic micro- and nano-structures, will play a revolutionary role in the applications of coming arisen industry, such as our national economy, human life, national defense, and social development, etc. With the aid of ultrashort pulse laser (femtosecond and picosecond) technologies, in the research of this applying project, we will reveal the forming mechanism and law of micro- and nano-structures on the metal surface and successively acquire new principle and technology of the fast and controllable characeristic structural formation for the manufacture of the functionalization on the micromechanical components surface, by exploring the High-order nonlinear processes and phenomena produced in the ultrafast interaction of femtosecond laser with the metals in the both of t

英文关键词: Surface two-plasmon resonance mechanism;Non-plane surface nano-structuring;Black silicon;Surface thermal radiation performance;Two-dimensional alkene material

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