清華大學鐘敏霖教授組：超快激光制備出最黑人工金屬表面

【成果簡介】

7月4日，美國化學學會ACS Nano期刊（IF 13.942）在線發表了清華大學材料學院鐘敏霖教授組題為“A General Strategy Towards Dual-Scale Controlled Metallic Micro-Nano Hybrid Structures with Ultralow Reflectance”的研究論文，報道了該課題組在超快激光可控微納米制備方面取得的最新研究進展。在此論文中，課題組提出了一種基于超快激光脈沖注入調控的金屬表面微米-納米雙尺度復合結構雙級調控制備新方法，通過對超快激光加工過程中脈沖注入數量和注入方式的靈巧控制，實現了對微米尺度結構和納米尺度結構的分別有效調控，從而可以同時發揮微米尺度結構的幾何陷光效應和納米尺度結構的等效介質效應，最終達到優異的高效抗反射性能。實驗證明，該方法對于Cu、Ti、W等多種金屬均有效，可在其表面分別獲得1.4%，0.29%，2.5%的已知最低金屬表面反射率，是一種在金屬表面可控構建微納米復合功能結構的通用方法。

【圖文導讀】

圖1 示意圖

脈沖注入控制超快激光直寫策略示意圖。

圖2 改性微納米結構的微結構表征

（a，b）P30 Stru.1-Deep的SEM圖像。

（c，d）P30 Hybrid Stru.-Deep的SEM圖像。

（e）不同微納米結構的反射光譜。長和短青色箭頭分別表示從P30 Stru.1到P30 Stru.1-Deep和P30 Hybrid Stru到P30 Hybrid Stru.-Deep的反射率降低。

【研究內容】

表面微納米復合結構在抗反射、自清潔、高效催化等領域具有重要應用，而表面微納米結構的可控制備是其中的核心問題。超快激光加工作為一種微納米制造方法，已為人們所熟知，并在微米尺度結構的高效靈活可控加工方面具有突出優勢，但其所形成的納米結構多為微米結構加工過程中誘導而成，無法對其進行有效的控制。其他納米制造手段，如電子束光刻、化學合成等，雖然可以形成可控的納米結構，但無法有效構建出微納米復合的結構特征。本論文成果，打破了之前超快激光只能可控加工微米尺度結構的限制，在微米-納米雙尺度結構的雙級分別可控制備方面邁出扎實一步，為表面微納米復合功能結構的有效構建提供了新的思路和方法。論文第一作者為材料學院2014屆博士及后續博士后范培迅，通訊作者為鐘敏霖教授。該工作得到了國家自然科學基金重大國際合作項目以及面上項目的支持。

原文鏈接：http://www.mse.tsinghua.edu.cn/publish/mse/145/2017/20170704102702423602576/20170704102702423602576_.html

文獻鏈接：A General Strategy Towards Dual-Scale Controlled Metallic Micro-Nano Hybrid Structures with Ultralow Reflectance?(ACS Nano, 2017, DOI：10.1021/acsnano.7b03673)

本文由材料人編輯部石小梅編輯，點我加入材料人編輯部。

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