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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 自然界中微纳结构引起的奇特功能1

1.2.1 微纳结构导致的生物体表面颜色改变1

1.2.2 微纳结构的润湿特性2

1.2.3 多尺寸复合结构引起的多功能特性集成3

1.3 表面功能微纳结构在“绿色技术”中的应用4

1.3.1 能源高效率利用和产品寿命延长4

1.3.2 环保生产和产品的开发4

1.3.3 芯片实验室4

1.3.4 太阳能的利用和开发5

1.4 脉冲激光制备功能表面的研究进展5

1.4.1 脉冲激光诱导固体表面亚波长波纹结构6

1.4.2 飞秒激光调控固体表面光学性能7

1.4.3 脉冲激光调控固体材料表面润湿性能8

1.4.4 固体材料表面多功能的集成9

1.5 曲面激光微结构制备的概况10

第2章 飞秒激光诱导金属表面亚波长周期性波纹结构12

2.1 引言12

2.2 实验装置和实验方法12

2.3 实验结果与初步分析14

2.4 亚波长形成机理分析与数值计算17

2.5 飞秒激光作用下金属表面超快热力学过程的研究20

2.5.1 超快热力学过程物理模型的建立20

2.5.2 数值差分方法22

2.5.3 数值模拟结果与讨论24

2.6 本章小结26

第3章 飞秒激光硅表面微纳结构的制备及其光学特性28

3.1 引言28

3.2 SF6气体环境中黑硅的制备研究28

3.2.1 实验过程与制备方法28

3.2.2 实验结果与讨论30

3.3 飞秒激光直接在大气环境下制备新型黑硅的实验研究41

3.3.1 实验方法与表征方法41

3.3.2 实验结果与讨论41

3.4 本章小结43

第4章 飞秒激光金属表面着色技术44

4.1 引言44

4.2 实验装置与方法44

4.3 金属铝表面激光着色及其成色机理45

4.4 大面积NC-LIPSS的飞秒激光制备技术及其光学特性研究50

4.5 本章小结52

第5章 黑金属的制备与宽光谱高吸收机理的数值模拟53

5.1 引言53

5.2 飞秒激光制备宽光谱高吸收黑金属的实验研究53

5.3 黑金属吸波模型的建立与计算方法60

5.4 亚微米光栅结构陷光特性的研究61

5.4.1 光栅宽度和间距不变条件下光栅周期对反射率的影响63

5.4.2 光栅宽度、深度不变条件下光栅间距对反射率的影响64

5.4.3 光栅间距、深度不变条件下光栅宽度对反射率的影响64

5.4.4 微腔效应在光吸收中的作用66

5.5 其他亚微米结构陷光特性的研究68

5.6 纳米颗粒在宽谱陷光中作用的研究72

5.6.1 模型介绍与模拟方法72

5.6.2 模拟结果与讨论73

5.7 本章小结76

第6章 飞秒激光诱导金属、半导体微纳结构的润湿特性及其多功能集成77

6.1 引言77

6.2 飞秒激光制备金属、硅表面“输水”功能结构78

6.2.1 实验测量方法78

6.2.2 实验结果与讨论78

6.3 飞秒激光制备金属表面超疏水功能结构的研究83

6.3.1 实验装置与表征方法83

6.3.2 实验结果与讨论83

6.4 双特性支持下的多功能表面的获得86

6.5 多功能微纳结构在太阳能热电发电的应用研究86

6.5.1 实验装置与测量方法86

6.5.2 实验结果与讨论88

6.6 本章小结90

第7章 曲面样品表面功能微纳结构的飞秒激光制备技术92

7.1 引言92

7.2 实验装置及实验方法93

7.3 实验结果与讨论93

7.3.1 多功能典型微纳结构从平面到非平表面的拓展93

7.3.2 丝不同位置对金属表面微结构的影响95

7.3.3 细丝不同入射角度对金属表面微结构的影响96

7.3.4 激光不同偏振方向和偏振态对金属表面微纳结构的影响96

7.4 飞秒激光制备柱形微结构形成机理分析与数值模拟97

7.4.1 柱状微结构形成机理分析97

7.4.2 选择性激光烧蚀的数值模型建立99

7.4.3 数值计算结果与讨论100

7.5 本章小结102

参考文献103