皮秒激光加工制备钛酸锶单晶超亲水表面.pdf

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1、光电字·激兴第25卷第9期2014年9月JournalofOptoelectronics·LaserVol·25No·9September2014皮秒激光加工制备钛酸锶单晶超亲水表面丁杰，赵艳，蒋毅坚(北京工业大学激光工程研究院，北京1O0124)摘要：报道了一种通过皮秒激光加工快速制备钛酸锶(SrTiO3)单晶超亲水表面的方法。室温下，采用皮秒激光加工系统，在SrTiO3单晶表面刻蚀出整齐的周期性线排列沟槽结构，使SrTiO3单晶表面浸润性向亲水方向转变。研究了不同划线间隔对表面接触角大小的影响。结果表明：接触角的大小随划线间隔的变化而变化，间隔越大，接

2、触角越大；当沟槽间隔小于150／am时，得到超亲水表面。其机理是：根据Wenzel模型，增大表面粗糙度可以使表面浸润性向亲水方向转变；并且沟槽结构产生了虹吸现象，也增强了亲水性。关键词：钛酸锶(SrTiO3)单晶；皮秒激光加工；超亲水中图分类号：0484文献标识码：A文章编号：1005—0086(2014)09—1736—06Fabricationofsuper-hydrophilicsurfaceofstrontiumtitanatesin。-’’’●‘’’●glecrystalbyusingpicosecondlaserprocessingDINGJi

3、e，ZHAOYan，JIANGYi-jian(InstituteofLaserEngineering，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100124，China)Abstract：Thispaperreportsaquickpreparingsuper-hydrophilicstrontiumtitanatesurfacemethodbypi—cosecondlaserprocessing．Atroomtemperature，bypicosecondlaserprocessingsystems，thesinglecr

4、ys—talofstrontiumtitanatesurfacewasetchedtobethesurfacewithneatlyarrangedperiodictrenchstruc—ture，andasaresult，theinvasiveofthesurfaceturnstobemorehydrophilic．Theeffectofgroovespacingonthesizeofthesurfacecontactangleisstudied．Resultsshowthatthesizeofthecontactanglechangeswithgroov

5、espacing，namely，thegroovespacingisgreater，thecontactangleislarger．Ⅵenthegroovespacingislessthan150m，thesurfacebecomessuperhydrophilicsurfaces．Itsmechanismisthatac—cordingtotheWenzelmodel，increasingthesurfaceroughnesscanmaketheinvasiveofthesurfacebemorehydrophilic．Thegroovestructur

6、eproducedsiphonphenomenonalsoenhancesthehydrophilicity．Keywords：strontiumtitanate(SrTi03)crysta1；picosecondlaserprocessing；superhydrophilic种_2]：1)通过改造材料表面化学键和几何的微1引言结构，得到的质感表面或微结构表面可以材料具有超亲水性能；2)利用光催化物质，使其受紫外钛酸锶(SrTiO。)作为一种功能材料，具有禁光或可见光的辐射影响后具有超亲水的性能。带宽度大(3．2eV)、光催化活性优良等特点，并SrTiO。

7、晶体表面接触角的研究也不例外。2000具有独特的电磁性质和氧化还原催化活性。这年，Miyauchi等]利用紫外激光辐照SrTiO。，使个特性与TiO及其相似，而TiO。是目前研究最SrTiO。的接触角减小，达到在20。左右；2007年，热的超亲水材料l_1]。因此，SrTiO。的亲水性，也Miyauchil_4又通过化学方法，在SrTiO。表面制作受到了关注。了结晶SrTiO。纳米棒薄膜结构，使SrTiO。表面目前，形成超亲水表面的方法主要有两的接触角减小到5。以下，达到了超亲水。通过在*E-mail：yjjiang@bjut．edu．cn收稿日期：201

8、4—05—25基金项目：国家自然科学基金(510050O5)、北京