[发明专利]一种激光处理制备防污减阻材料的方法及装置

权利要求书

1.一种激光处理制备防污减阻材料的装置，其特征在于，包括皮秒激光发射组件、飞秒激光发射组件、扫描聚焦组件以及载物工作台，其中，所述载物工作台用于放置待进行防污减阻处理的待处理材料(10)；

所述飞秒激光发射组件包括飞秒激光器(1)及与该飞秒激光器(1)配合使用的第一扩束准直镜(3)，该飞秒激光器(1)用于发射飞秒激光束，该飞秒激光束经过所述第一扩束准直镜(3)及导光镜(5，6)入射到所述扫描聚焦组件，并经过所述扫描聚焦组件聚焦到所述待处理材料(10)上，用于对该待处理材料(10)进行飞秒激光扫描刻蚀加工处理使该待处理材料(10)表面形成满足超疏水性能需要的微纳混合结构(20)；

所述皮秒激光发射组件包括皮秒激光器(2)及与该皮秒激光器(2)配合使用的第二扩束准直镜(4)，该皮秒激光器(2)用于发射皮秒激光束，该皮秒激光束经过所述第二扩束准直镜(4)及导光镜(5，6)入射到所述扫描聚焦组件，并经过所述扫描聚焦组件聚焦到所述待处理材料(10)上，用于对该待处理材料(10)进行皮秒激光扫描加工修饰处理使该待处理材料(10)表面形成疏水区域或亲水区域或超亲水区域；

利用飞秒激光束或皮秒激光束对待处理材料(10)的单一处理，或者利用飞秒激光束及皮秒激光束对待处理材料(10)的综合处理，能够使待处理材料(10)表面形成疏水与超疏水相间的疏水-超疏水形貌，或者形成亲水与超疏水相间的亲水-超疏水形貌，或者形成超亲水与超疏水相间的超亲水-超疏水形貌，进而减小该待处理材料(10)在水中的阻力，同时起到防污作用。

2.如权利要求1所述激光处理制备防污减阻材料的装置，其特征在于，所述飞秒激光发射组件和所述皮秒激光发射组件共用一对导光镜(5，6)，记这一对导光镜(5，6)分别为第一导光镜(5)和第二导光镜(6)，激光束依次经过所述第一导光镜(5)和所述第二导光镜(6)入射到所述扫描聚焦组件，通过调整所述第一导光镜(5)能够实现所述扫描聚焦组件是接入飞秒激光束光路还是接入皮秒激光束光路的切换；

优选的，所述扫描聚焦组件包括扫描振镜、扫描场镜和Z轴移动机构(9)，所述扫描振镜和所述扫描场镜两者配合用于对激光束进行扫描聚焦，所述Z轴移动机构(9)则用于带动所述扫描振镜和所述扫描场镜沿Z轴方向整体移动以控制激光束聚焦点在Z轴方向上的位置；

优选的，所述Z轴移动机构(9)还用于带动所述第二导光镜(6)沿Z轴方向同步移动。

3.如权利要求1所述激光处理制备防污减阻材料的装置，其特征在于，所述飞秒激光器(1)与所述皮秒激光器(2)两者的激光出射口相对设置；

所述载物工作台具体为三维工作台，用于放置并带动所述待处理材料(10)移动，调整所述待处理材料(10)的空间位置；

在所述载物工作台的上方还设置有吸尘管道(12)和保护气嘴(13)，其中，所述吸尘管道(12)用于除去所述待处理材料(10)激光处理过程产生的废弃物，所述保护气嘴(13)则用于向所述待处理材料(10)表面传送保护气体。

4.一种激光处理制备防污减阻材料的方法，其特征在于，该方法以非疏水性、且非亲水性的非亲非疏材料为待处理对象，具体包括以下步骤：

(1)飞秒激光扫描刻蚀处理：利用飞秒激光对所述待处理对象进行飞秒激光扫描刻蚀加工处理，使该待处理对象表面形成满足超疏水性能需要的微纳混合结构；

(2)超疏水表面的形成：在经过所述步骤(1)处理后的所述待处理对象其微纳混合结构表面沉积低表面能材料，从而使该待处理对象表面形成超疏水性能表面；其中，所述低表面能材料其表面自由能低于水的表面自由能；

(3)皮秒激光扫描修饰处理：利用皮秒激光对所述待处理对象的所述超疏水性能表面进行皮秒激光扫描加工修饰处理，使所述待处理对象表面形成疏水区域或亲水区域或超亲水区域，由此使所述待处理对象表面最终形成疏水与超疏水相间的疏水-超疏水形貌，或者形成亲水与超疏水相间的亲水-超疏水形貌，或者形成超亲水与超疏水相间的超亲水-超疏水形貌，进而减小该待处理对象在水中的阻力，同时带来防污效果，从而制备得到防污减阻材料。