项目名称: 纳秒脉冲紫外激光快速、大面积改性有机高分子材料表面的规律与机理研究

项目编号: No.51473058

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 刘建国

作者单位: 华中科技大学

项目金额: 83万元

中文摘要: 本申请项目拟运用较低成本的全固态纳秒脉冲紫外(波长355nm)激光,并与高速数字扫描振镜和三维工作台组成精密加工系统,对不同种类或不同外观形态的有机高分子材料表面进行快速、大面积改性研究。通过改变激光加工参数、改性氛围等,对材料表面的微观形貌、粗糙度、化学组成和与吸附性、粘结性、润湿性、表面能等有关的表面性能进行深入研究,找出纳秒脉冲紫外激光快速改性有机高分子材料的规律;借助于飞行时间二次离子质谱和激光诱导击穿光谱等分析测试技术,探讨快速改性过程中材料的化学键断裂机制、羽辉的产生、发展和湮灭机制等,以便发现纳秒脉冲紫外激光快速改性有机高分子材料的机理;最后与其它激光改性有机高分子材料的效果、规律和机理进行对比。这是一种无需掩模、柔性化程度高、加工效率高、无时效性、且具有巨大工业化潜力的表面改性技术。项目的开展,既具有重要的实际应用价值,又能加深和拓宽对激光与物质相互作用机理的认识。

中文关键词: 高分子材料;纳秒脉冲紫外激光;表面改性;激光诱导击穿光谱;快速和大面积改性

英文摘要: In this project,a lower-cost, all-solid state, and nanosecond pulse ultrviolet (355 nm wavelength) laser will be employed. With the precision processing system from the combination of the laser, digital galvanometer scanner, and x-y-z three-dimensional workstation, the high-speed and large-area surface modification on the organic polymer materials of different king or different appearance state will be implemented. By changing laser parameters and ambient atmosphere, etc., the surface microstructure, roughness, chemical composition and such surface properties as adsorbability, adhesiveness, wettability, surface energy will be explored in detail, and the regularity of nanosecond pulse ultraviolet laser surface modification on organic polymer materials will be found. Through the analysis and testing technology of such as time of flight secondary ion mass spectrometry (Tof-SIMS) and laser induced breakthrough spectroscopy (LIBS), during the high-speed modification, the breaking rule of chemical bonds, the regularity of the emergence, development, and disapperance of plume will be studied, so as to explain the mechanism of nanosecond pulse ultrviolet laser modification on the organic polymer materials. At last, the surface modification effect, regularity, and mechanism using other lasers will also be evaluated. This is a surface modification technology of masklessness, high flexibility, high efficiency, no aging, and with a great industrialization potential. If the project is realized, the great practical application value will be acquired, and the mechanism of laser and matter interaction must be better understood.

英文关键词: polymer materials;nanosecond pulse ultraviolet laser;surface modification;laser induced breakthrough spectroscopy;high-speed and large-area modification

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