Funkcionalizacija površin z lasersko povzročenimi površinskimi strukturami

zaključna naloga Univerzitetnega študijskega programa I. stopnje Strojništvo

Tilen Velej (Avtor), Peter Gregorčič (Mentor)

Povzetek

Pri obsevanju z linearno polarizirano lasersko svetlobo in nastankom periodičnih površinskih struktur (LIPSS) na kovinah ali polprevodnikih lahko funkcionaliziramo površino. V nalogi smo na laserskem sistemu, sestavljenem iz polarizatorja, skenirne glave z F-theta lečo in pozicionirne mizice, uporabili pikosekundni trdninski laser z valovno dolžino 1064 nm in nanosekundni vlakenski laser z valovno dolžino 1060 nm. Raziskovali smo nastanek LIPSS in njegov vpliv na obarvanje ter omočljivost površin. Najprej smo dokazali, da LIPSS dobimo pri obeh laserskih virih, pri tem pa imata ključno vlogo polarizacija in valovna dolžina izsevane svetlobe, saj je bila orientiranost LIPSS vedno pravokotna na polarizacijo, perioda LIPSS pa približno 92 % valovne dolžine izsevane svetlobe. Raziskali smo še vpliv sledečih parametrov: frekvence in oblike bliskov, hitrosti označevanja, razmika med skenirnimi linijami, povprečne moči bliskov, oddaljenosti obdelovanca od gorišča in atmosfere. Na poliranem vzorcu nerjavnega jekla AISI 316 smo izmerili časovno odvisnost omočljivosti po laserskem označevanju v zraku, argonu in dušiku. Rezultati kažejo, da pri obdelavi v inertni atmosferi in s površinskim nastankom LIPSS, zlasti pa mikrokanalov (pri višjih fluencah), najprej zvečamo omočljivost površin, ki pa se z izpostavljenostjo zraku spremenijo v močno hidrofobne. Na vzorcu, ki je prvotno kazal hidrofilne lastnosti, smo ustvarili superhidrofobno površino s kontaktnim kotom nad 150°.

Ključne besede

diplomske naloge;laserski inženiring površin;vlakenski laser;lasersko teksturiranje;omočljivost;funkcionalizacija površin;periodične površinske strukture;

Podatki

Jezik:	Slovenski jezik
Leto izida:	2018
Tipologija:	2.11 - Diplomsko delo
Organizacija:	UL FS - Fakulteta za strojništvo
Založnik:	[T. Velej]
UDK:	621.9.048.7(043.2)
COBISS:	16287259
Št. ogledov:	886
Št. prenosov:	324
Ocena:	0 (0 glasov)
Metapodatki:

Ostali podatki

Sekundarni jezik:	Angleški jezik
Sekundarni naslov:	Surface functionalization by laser-induced periodic surface structures
Sekundarni povzetek:	By producing laser-induced periodic surface structures (LIPSS) upon irradiation with linearly polarized pulses on metals or semiconductors we can achieve functionalized surfaces. For sample texturing we used a laser system consisting of a polarizer, a scanning head with F-theta lens and a positioning system. We used a picosecond solid-state laser with wavelength of 1064 nm and a nanosecond fiber laser with wavelength of 1060 nm. In this thesis we investigated LIPSS formation and its influence on surface color and wettability. We confirmed that LIPSS can be achieved using both laser sources. Polarization and wavelength of irradiated light played a key role in LIPSS formation, since LIPSS orientations were always perpendicular to the laser polarization and LIPSS periods being of approximately 92 % value of the laser wavelength. By experimentation we also determined the influence of the following parameters: pulse frequency, pulse waveform, marking speed, line separation distance, average pulse power, sample displacement out of the focal position and atmosphere. After laser processing in air, argon and nitrogen atmospheres we investigated a time dependency of surface wettability, textured on polished sample of stainless steel AISI 316. Results showed that formation of LIPSS and especially microgrooves (when being irradiated with high fluence light) in an inert atmosphere firstly increased surface wettability, but following air exposure surfaces became strongly hydrophobic. We managed to modificate a sample with originally hydrophilic behavior into a superhydrophobic surface with contact angle above 150°.
Sekundarne ključne besede:	laser surface engineering;fiber laser;laser texturing;wettability;surface functionalization;periodic surface structures;
Vrsta dela (COBISS):	Zaključna naloga
Študijski program:	0
Konec prepovedi (OpenAIRE):	1970-01-01
Komentar na gradivo:	Univ. v Ljubljani, Fak. za strojništvo
Strani:	XV, 47 f.
ID:	10959630