广州市|玻璃表面激光诱导扫描转移沉积银电极：绿色可扩展技术（1）( 二 ) ar眼镜|深度学习|增强现实

金属沉积工艺制备的不同厚度泡沫镍样品的SEM图像:(a)镍层较薄;(b)较厚的镍层。
金属沉积型多孔金属是通过在开孔聚合物泡沫上沉积原子金属，然后消除聚合物和烧结来创建的。这些金属的主要特征包括连接孔、高孔隙率和三维网状结构。多孔材料是一类非常重要的多孔金属材料，是一种性能优良的新型功能结构一体化材料。在一定条件下使用，其优点是密度低、孔隙率高、比表面积大、孔隙连通性好、结构均匀，这是其他类型的多孔金属难以达到的。但这一特性也对金属沉积型多孔金属的强度产生了一定的限制。这些材料首先在20世纪70年代被制造和利用，然后，在80年代，它们被迅速开发用于各种各样的应用和需求。目前，许多国家都在大规模生产这些多孔材料，镍和铜泡沫产品通常是通过电沉积工艺生产的。金属泡沫上图所示。
这种技术已经被提出作为多种应用的一种强大的替代方案。例如，近年来，光波导或衍射光栅等光学器件的发展得到了证实。根据已发表的文献，这些薄膜的光学性质基本上是由于金属纳米粒子掺入玻璃基板的最外层，而该层由于这种沉积方法固有的金属烧蚀过程而诱发了埋型波导结构。 LIRT也被提出作为一种方便的方法来修改玻璃的不同表面性能。这已被证明可以实现超亲水或超疏水特性，或改善表面生物相容性和增强体外细胞粘附。此外，使用轻放射处理来消除放射性表面的污染也已得到证实。
这项工作的主要目标是开发一种用于玻璃表面的干燥且简单的金属电极沉积技术。第二个目标包括开发一个模型，以说明工艺参数对熔敷金属层最终微观结构和功能的影响。开发表面介质阻挡放电（DBD）演示所需的足够的电阻水平和不同的几何形状是先决条件。常见的DBD原理是在金属、良导体指状电极之间放置绝缘（电介质）材料。表面DBD促动器的应用最近已扩展到广泛开放的技术领域，如空气动力体上流量的主动控制、臭氧合成和空气中的一氧化氮转化、空气消毒到食品储存、聚合物表面改性或细菌和内孢子的灭活。
2.实验部分
图1为用于执行沉积实验的设备的图。采用3 W标称功率、紫外线（λ=355nm）300 ps脉冲激光器，脉冲重复频率在250至800 kHz之间（model PowerLine pico UV ROFIN GmbH. Munich Germany）。用平场透镜（F=160mm）将1 mm厚的扁平银片（Goodfello ， 99.95+%）放置在振镜扫描头的焦距处，产生2a=34μm和2b=29μm的椭圆光束（1/e2强度轮廓标准）。

图1 实验过程中激光光源和样品处理方案。该激光系统在输出端加入了一个振镜盒，使光束扫描在聚焦平面上，与Ag基板表面重合。一个玻璃载玻片固定在这个基板上面的精密位移表上。同时束扫描和横向Ag和玻璃载玻片在恒定速率下的位移可以结合使用。
所有沉积实验均使用相同的银靶。为了在具有相似表面形貌的所有情况下工作，以及为了提高激光吸收，在每个沉积过程之前应用了表面制备协议。因此，在进行初始激光处理之前，首先用1200级砂纸打磨靶材，并用酒精清洗靶材。使用相同的激光源扫描表面，脉冲能量为4μJ（1.73 GW/cm2的辐照度），重复频率为400 kHz ，光束扫描速度vL=1000 mm/s ，相邻扫描线之间保持8μm的距离。图Sup1显示了该制备步骤后，开始涂层工艺前的银表面。这些辐照条件远高于烧蚀阈值，产生具有随机取向和凝固熔融结构的亚微米粗糙均匀表面。这些通过颈缩连接到直径小于200 nm的小银球。尽管目标表面经历了强烈的熔化和侵蚀过程， EDS仅检测到金属银，没有明显的氧化。
将1×25×75 mm3的原始玻璃载玻片（Thermo Scientific）直接放置在银靶顶部，并用171.2 g的带套黄铜块固定。调整带套黄铜块以适应玻璃基板周长，并将其置于约1 mm的套筒上，以获得玻璃和银靶之间的可再现压力和距离。激光线扫描过程在空气中进行[42
。脉冲激光束以扫描速度vL在一个方向上移动，描述了由连续脉冲形成的线，同时样品以给定的横向速度在垂直方向上移动，以控制连续光束扫描线之间的重叠程度。

a:激光金属沉积原理图。 b c: LMD过程，用于生产新零件或在现有零件上创建新结构。改编自德国。
激光金属沉积（上图）是一种高度通用的AM工艺，它使用聚焦激光束熔化金属粉末，直接用类似或不同的材料制造新零件（图b），在现有零件上创建新结构（图c），修复高价值的受损或磨损零件，延长寿命，并形成保护现有组件的涂层。 LMD不使用粉末床，而是使用通过同轴喷嘴送入的连续金属粉末流。这允许制造大型金属结构，因为激光束和原料粉末是在将沉积工具移动到构建表面的同时从上面提供的。因此，构建体积不受粉末床的体积和面积的限制。构建过程从使用激光束在基板表面创建熔池开始。同时，粉末被同轴引导进入激光束路径，并在其仍然朝零件表面飞行时瞬间熔化。通过沉积头和喷粉的同步运动，在零件表面形成连续移动的熔池。由于激光束也重熔了一小部分基体，新沉积的层在凝固后通过冶金结合到基体上。按照预先确定的沉积策略，激光束继续一条一条地、一层一层地穿过构建区域，直到最终零件完成。