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Formation mechanism of hierarchical Micro- and nanostructures on copper induced by low-cost nanosecond lasers

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Applied Surface Science Volume 464, 15 January 2019, Pages 412-421 ; Jiangyou Long   마이크로 및 나노 구조 금속은 최근 몇 년 동안 주목을 받고 있습니다. 그 이유로는 반사 방지, 부식 방지, 효율적인 열전달 비, 오일과 물 분리 등 여러 측면에서 효율적인 특징을 지니고 있기 때문이다. 이를 위하여 저비용으로 가공하는 방식이 여러 연구를 통해 계발되었다. 대표적으로 Boinocivh등이 ns 레이저를 사용하여 우수한 부식과 내마모성을 발표하였습니다. 그럼에도 불구하고 나노 구조물 금속의 형성 메커니즘에 초점을 둔 연구는 거의 없다. 일반적으로 많은 연구들은 그러한 표면 미세 구조가 레이저 절제 공정과 절 연기의 재증착에 기인한다고 주장하지만 직접적인 증거는 제시되지 않았다. 본 논문에서는 ns 레이저에 의해 유도된 구리의 계층적 마이크로 및 나노 구조 형성 메커니즘을 연구하였으며 이 기술의 잠재적 응용을 넓혀준다. 실험에서는 구리 시료 (순도 99%, 두께 2 mm)와 레이저를 소개하고 있다. IPG 사의 YLPN시리즈 파장 1064 nm 와 100 kHz의 복사율 펄스 폭이 20ns 와 100 ns이고 최대 펄스 에너지가 160uj인 레이저 펄스가 실험에 사용되었다. 레이저 스캐닝은 10um의 평행선 피치로 수행, 레이저 스캔 속도는 10mm/s입니다. 또한 레이저 실험 후 초 소수성 표면을 얻기 위해 메탄올 용액에 2시간 담가두고서 에탄올로 세척을 한후 30분 동안 100 의 오븐에서 건조시켰다. 그 후 실험 결과를 SEM을 통해서 분석하였고, 정적 접촉각 CA 광학 접촉각 측정 장치 및 정착 드롭 기술을 사용하여 측정하였다. 결과 및 토의에서는 사진을 제시하며 이해를 돕고 있다. Figure 1 은 ns 레이저에 의해 유발된 계층적 구리상의 마이크로 및 나노 구조물이다. ...

Hierarchical micro- and nanostructures induced by nanosecond laser on copper for superhydrophobicity, ultralow water adhesion and frost resistance

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Materials & Design Volume 155, 5 October 2018, Pages 185-193 ; Jiangyou Long  최근 몇 년 동안 셀프 클리닝 가능성에 대한 관심이 높아지고 있다. 이를 충족시키기 위하여 여러 실험들이 진행되었고, 결과적으로 많은 전략들이 다양한 마이크로 및 나노 구조물을 제조하는 방법들이 개발되었다. 특히나 최근에는 초고속 레이저의 급속한 벌전으로 인해 표면 마이크로 및 나노 구조물을 제작을 위한 새로운 방법으로 떠올랐다. 그 중 에서도 ns 레이저는 경제적이며 효율성이 높아 다양하게 사용되고 있다. 이 논문에서는 레이저 펄스 폭이 구리의 형태에 미치는 영향, 구리 표면에 레이저로 유도된 마이크로 및 나노 구조를 연구하였다. 실험에서는 시편은 구리 시료 2mm 두께를 사용하였으며, 사용한 파라미터는 제시되어있다. 또한 비디오 기반의 접촉각 CA 및 슬라이딩 각 Sa 광학 접촉각 측정 장치를 사용하여 측정하였다. 샘플을 수평에서 점진적으로 기울일 때 상태에서, 방울은 임계면에서 경사면을 따라 미끄러질 때의 기울기 각도, 이각도를 슬라이딩 각도로 정의했다. 측정을 하기위한 물방울의 부피는 5uL였다. 또한 컴퓨터 제어 냉각 플랫폼 프로스트를 사용하여 온도를 낮추어 시편에 있는 물방울을 얼렸으며 SEM 광학 현미경을 이용하여 관찰하였다. Result & Discussions에서 ns 레이저 처리된 샘플의 표면 구조학 및 조성에서는 실험에서 사용된 펄스 폭을 20 ns – 200 ns 까지 변경하였습니다. (20, 50, 100, 200) 그림에서 a 20 d 200에서 펄스폭이 증가할수록 불규칙한 미세 기둥의 수가 줄어드는 것을 발견하였다. 즉 펄스 폭이 증가할수록 표면이 평탄해졌다. 또한 표면에 미세한 미세 입자가 발견되었다. 샘플의 초소수성에서는 100ns에서 상대적으로 짧은 미...