雷射處理表面結構

生活科學趣談

雷射處理表面結構 金屬疏水性更強 – 科學之家發布於2015年3月25日

目前大多數疏水材料都依賴於化學塗層,比如防水噴霧

下列這則廠商拍攝的影片小朋友不要學^^

手機的防水處理也是塗佈這類的疏水材料(OS:就這麼決定了!下次打漆彈就先塗了再上)

其主要成分是氟素丙烯酸樹脂(fluoro acrylic),這是一種含氟聚合物,其表面能非常低,液滴不易黏貼在其表面上。若在物體表面塗佈這種疏水性材料,水滴僅會停留其上而不會產生浸潤,此稱為蓮花效應(lotus effect)

OS:想起中學國文老師曾教過「蓮花、荷葉、藕」,所以理應稱為荷葉效應^^

以電子顯微鏡 (SEM)觀察荷葉時,可發現表面上有表皮蠟質的纖毛狀細微結構,藉由這種結構就能使水珠漂浮在葉面而難以附著。

回來談今天的主題「雷射處理表面結構」,這是利用飛秒(10-15秒)脈衝雷射(Femtosecond Laser)在金屬表面打孔的技術。藉由高功率的高頻脈衝(50kHz至1.7MHz)即可在金屬表面蝕刻出細微結構

藉由雷射蝕刻處理過的金屬表面,就能具有和荷葉表面相似的結構,從而達成疏水現象

上則影片同時也顯示原本應是銀白色的金屬卻顯現出黑色,這種效果稱為雷射上色,下列影片的上色機制是氧化物薄膜所產生的干涉效應

不過雷射處理表面結構所造成的低反射率並非薄膜干涉,而是細微結構的幾何形狀所導致。就如同黑矽這種經由表面改性所產生的高吸收率,是因為奈米結構具有折射率漸變現象,從而形成抗反射效應。

最後來看一則利用疏水性讓水滴自動爬坡的有趣現象,這稱為萊頓弗羅斯特現象

延伸閱讀

萊頓弗羅斯特現象

舞動的水珠

陽極處理

物理結構色