“出淤泥而不染”，纳飞光电工业级皮秒激光制备微纳结构表面

在自然界中，许多生物体表的有序微纳结构使其具有独特的性能，如结构色、超疏水和超黏附等，引起了人们很大的兴趣，比如荷叶“出淤泥而不染”是由于表面具有许多按规律分布的微米/纳米级绒毛状凸起的微细结构，可实现自清洁；鲨鱼皮表面同样具有类似微细结构，存在盾形鳞次栉比的微细结构，这种结构能有效减小表面上流动液体的流动阻力。

这些微细结构与材料表面自身的物理化学性能共同决定了材料表面的润湿性。润湿性可以分为亲水和疏水两种，当表面静态接触面小于90°时我们称其为亲水性表面，大于90°时为疏水表面，大于150°时则称之为超疏水表面。

研究这些微细结构，有助于开发出特定功能的仿生表面，具有广泛且深远的应用意义。如今通过技术手段，在材料表面制备出各种形态的微纳结构，以获得自清洁、无污染的仿生润湿性表面，广泛应用于防污、微流道、低流体摩擦等日常生活和工业领域。

在过去，常采用模板挤压法、光刻法、溶胶凝胶法、相分离法等实现材料表面制备微纳结构。随着技术不断迭代以及新技术的出现，人们不断寻求更为先进的微纳加工技术，使得效率更高、过程更为简单。

激光技术的发展推动了微纳加工。有研究者发现，将皮秒激光照射到所需加工的工件表面，当能量密度高于阈值能量密度时，经过多次激光脉冲重复作用可诱导出纳米/微纳米结构或者直线及网格状微米沟槽、微纳米叠加的复合结构，从而获得具有超疏水性质的表面。

使用纳飞光电生产的工业级皮秒激光器可用于固体材料表面微纳加工，且能直接加工出超疏水微纳结构表面。它极窄的皮秒级脉宽，仅为10ps左右，与材料表面作用时间非常短暂，电子和声子来不及完成耦合，从根本上避免了能量的传递过程，使得工件表面温度在极短时间内急剧升高，由固态瞬间转化为等离子态，整个加工过程几乎没有热作用的存在；

优异的光束质量（M2＜1.3），经聚焦后，激光光斑大小仅为微米量级，加工精度高；脉冲能量为微焦量级，最高可达300uJ，相比于传统激光加工消耗的能量大大降低，具有能耗低的优点，而且激光加工为非直接接触加工，不额外产生其他应力，不损坏工件，在实际加工中，易于控制。

另一个很重要的参数是激光器的稳定性，它决定了加工的一致性和可重复性，纳飞光电皮秒激光器的稳定性足以媲美国外同品类产品，脉冲稳定性和功率稳定性均小于1%RMS，能够保证长久稳定可靠输出。

经过工业平台化集成，运用高速扫描振镜，优化调整好重复频率等工艺参数进行加工，容易获得更大的制备面积和制备速率。制备微纳表面结构后，获得的工件仅需超声清洗，无需其他任何后续化学处理，大大提高了制备效率。 

随着工业4.0和中国制造2025全面铺开，高端制造、智能制造、高精密制造、新材料新应用的需求显著增加，无疑将给皮秒激光器带来新的快速发展机遇，使用纳飞光电的皮秒激光器进行微纳加工也将迎来更为广泛的应用。