长三角G60激光联盟导读
据悉，本文综述了飞秒激光诱导水下超疏水表面的研究进展，主要包括材料、制备、性能、多功能和应用。本文为第二部分。
3.1.2玻璃
石英玻璃是一种非常常见的光学材料。它广泛应用于光学元件和器件中。许多微加工技术由于其高硬度而难以在二氧化硅玻璃表面生成微结构，但飞秒激光可以很容易地烧蚀二氧化硅玻璃表面。图8显示了飞秒激光烧蚀后二氧化硅玻璃表面的照片和SEM图像。使用的激光脉冲能量为20µJ，扫描速度为4 mm s 1相邻激光扫描线的间隔为4µm。在合成表面上覆盖着大量大小从几十纳米到几百纳米的不规则颗粒（图8b-d）。一些颗粒堆积起来，形成大量的纳米孔和纳米槽。在飞秒激光脉冲与石英玻璃的相互作用过程中，样品表面会形成超高温高压等离子体。同时，等离子体膨胀并冲出激光聚焦区域，使烧蚀材料远离表面。高温使这些喷出的颗粒在空气中保持熔融状态。一旦喷出的粒子落回基板表面，它们将立即冷却。再溶解使颗粒牢固地粘附在二氧化硅玻璃表面。因此，激光脉冲诱导的烧蚀和喷射粒子的再溶解共同形成了这种不规则的纳米级表面结构。
图8 飞秒激光烧蚀后二氧化硅玻璃表面的微观结构和水下超疏水性。
水滴一旦接触到飞秒激光烧蚀的二氧化硅玻璃表面，就会很容易扩散。最终WCA低至接近0 。将粗糙样品浸入水中后，其表面润湿性将从空气中的超亲水性变为超疏水性。在水介质中放置在粗糙二氧化硅玻璃表面上的小油滴测量的OCA为160.2 1 （图8b插图）。与飞秒激光烧蚀表面相比，激光处理前的平面石英玻璃表面仅为弱疏油表面，固有OCA为125.5 2 。除了水下超亲油性外，由于OSA不超过1 ，合成表面对水下油滴的粘附力也极低。除了1,2-二氯乙烷液滴外，激光烧蚀二氧化硅玻璃表面的水下超亲油性和超低油粘附性也适用于多种其他油，如十六烷、石油醚、石蜡液体、原油、芝麻油、氯仿等（图9）。
图9 飞秒激光烧蚀二氧化硅玻璃表面上大范围油滴的水下超疏水性和超低油粘附性。
除二氧化硅玻璃表面外，通过飞秒激光烧蚀，在其他更常见的玻璃表面（如载玻片）上也实现了水下超疏水性。
3.1.3金属
图10a-d显示了用飞秒激光烧蚀后钛（Ti）表面的微观结构。以15µJ的激光脉冲能量、2 mm s 1的扫描速度烧蚀样品，扫描线间隔为2µm，通过使用NA为0.45的显微镜物镜。形成的微结构与飞秒激光烧蚀硅表面的微结构非常相似（图7a）。在飞秒激光烧蚀过程中，在纯钛表面上形成了均匀的粗糙微山阵列（图10a，b）。能量色散X射线光谱分析结果表明，激光处理表面由51.81%的钛和48.19%的氧（按原子比例）组成。研究还表明，在飞秒激光烧蚀过程中，微结构形成和氧化同时发生，在原始纯钛衬底上形成了一层薄薄的粗糙TiO2层。虽然刚刚激光烧蚀的表面在OCA为4 的情况下显示出水下超亲性（图10e），但只要样品在浸入水中之前被紫外线照射足够的时间，就可以切换到水下超嗜性（图10 F）。在这种情况下，水下油滴可在合成表面上保持球形，并可在基材倾斜1 后自由滚动。测得的OCA可达160.5 2 （图10f）。
