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受到自然界中各种微纳结构产生的新奇现象的启发,人们认识到具有特殊微纳结构的固体表面可以在很大程度上改变材料本身的光学特性,从而满足特定需求。控制材料的热辐射特性和反射吸收特性在许多热光伏器件、热辐射散热器件以及军事隐身等相关应用领域有着广阔的应用前景。因此,获得具有特殊微纳结构的固体表面并研究其所具有的光学特性具有重要意义。飞秒激光因其具有峰值功率高,热影响区小等优点使其在微纳加工领域发挥着越来越重要的作用。通过飞秒激光加工技术获取不同微纳米结构表面,从而获得所需光学特性的表面,是未来表面工程领域研究的热点之一。本文主要利用飞秒激光加工制备周期性微纳米结构并对其热辐射特性和反射特性进行了研究,主要研究内容如下: 通过飞秒激光诱导技术和飞秒激光直写技术对304不锈钢、Ti6Al4V合金、金属钨、钼以及硅等材料进行加工实验。利用扫描电子显微镜以及原子力显微镜对不同加工参数的样品进行结构表征。实验结果表明,随着激光功率的增大激光作用区域结构越来越明显突出,当激光功率达到一定值时,会对原形成的结构造成一定的破坏,使得表面的结构遭到破坏;扫描速度大小即代表激光与材料相互作用脉冲个数多少,当扫描速度在某一范围内激光作用区域具有明显的微纳结构特征,当扫描速度低于该范围内的最小值时,微纳结构表面会由于与激光作用的脉冲数过多而对原形成的结构造成一定的破坏,使得结构不明显;当扫描速度高于该范围内的最大值时,激光作用区域会因材料与激光作用的脉冲数不足而不能产生明显的微纳特征结构。 分别针对具有微纳结构的表面热辐射光谱特性和反射光谱特性进行了研究。微纳结构对热辐射特性影响的实验给出了不同激光平均功率和不同光栅结构周期对钨靶热辐射特性的影响。实验表明,热辐射强度会随着飞秒激光平均功率的增大而先增大后减小,当激光功率为5mw时,热辐射强度最大。同时,热辐射增强峰与微纳结构的光栅周期密不可分,当光栅周期为10μm和15μm时,增强峰的位置出现在光栅周期附近,过大或过小的光栅周期对热辐射的增强无明显效果。微纳结构对反射光谱特性影响的实验给出了不同激光平均功率、不同扫描速度和不同光栅结构周期对钼、Ti6Al4V合金、金属铝以及半导体硅的发射光谱特性的影响,对于金属钼而言,反射率会随着激光功率的增大而减小;随着扫描速度的增大而增大;随着光栅周期的增大而增大;在合适的激光功率、扫描速度和加工周期下会出现多光谱选择性吸收的情况;二维垂直光栅结构的吸收率明显优于一维光栅周期的吸收率,结构尺寸越小,吸收率越高。同样,对于Ti6Al4V合金和金属铝而言,其反射率也会随着激光功率的增大而减小。对于半导体硅而言,随着激光功率的增加,反射率越来越低,即吸收能力越来越强。