【摘 要】
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随着对高性能材料需求的不断增加,近年来材料表面工程技术发展势头迅猛。分别采用193nm和248nm准分子激光直写的方式对高分子聚合物样品表面进行了改性处理,使其具有更佳的表面特性。通过准分子激光直写两种高分子聚物,第一种是聚氯乙烯(PVC),第二种是纳米纤维素,其中,高聚合物纤维素是纯天然材料,常常可以从棉花和桉树等天然植物或农作物中制得。处理后的高分子聚物使得样品表面改性,主要在高分子聚合物的表
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随着对高性能材料需求的不断增加,近年来材料表面工程技术发展势头迅猛。分别采用193nm和248nm准分子激光直写的方式对高分子聚合物样品表面进行了改性处理,使其具有更佳的表面特性。通过准分子激光直写两种高分子聚物,第一种是聚氯乙烯(PVC),第二种是纳米纤维素,其中,高聚合物纤维素是纯天然材料,常常可以从棉花和桉树等天然植物或农作物中制得。处理后的高分子聚物使得样品表面改性,主要在高分子聚合物的表面粗糙度、表面形貌和电化学改性研究。通过第一种高聚合物的实验探究,为第二种高聚合物表面改性提供理论和实验基础,通过激光直写纳米纤维素材料可将其碳化成石墨烯,碳化后的纳米纤维素材料可作为导电材料,从而减少金属导电材料的使用。论文主要研究内容是分别采用193nm和248nm准分子激光直写的方式对高聚物样品表面进行了改性处理,分析激光处理对材料表面形貌和电化学改性的影响。首先,通过导光光路将激光垂直聚焦至样品,调至预设准分子激光参数(功率、重复频率、离焦量)和位移台运动参数(速度、扫描次数),采用准分子激光直写技术对基材进行了改性。然后,采用三维表面轮廓仪、激光共聚焦显微镜(LSCM)、扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等分别对改性处理前后样品的表面微观形貌和化学特性进行测试、对比。最后,分析采用不同激光加工参数时,激光脉冲辐照对材料表面形貌和电化学改性的影响。准分子激光直写的方式对样品表面进行了改性处理,不同激光能量密度和扫描速度的组合会导致不同的加工性能。采用三维表面轮廓仪测量表面粗糙,研究了激光加工参数对改性聚氯乙烯表面粗糙度的影响。分析结果表明:对诱导前后的形貌和电化学变化进行了详细的测试和分析,激光烧蚀使PVC基板表面形成微通道,使熔覆-再聚合滴状结构均匀分布,可显著改善其机械连锁性能。此外,根据FT-IR和XPS分析,激光处理后形成了羟基和羰基等路易斯碱基,有利于提高粘接强度。这些机械和化学改性可能对提高PVC带的粘结强度起到积极作用,以增强PVC封边带的粘结强度。通过处理前后PVC表面改性对比,在纤维素的KrF和ArF准分子激光直写实验材料制备过程中,提出了一种新的纳米纤维膜制备方法,并且获得均匀纯净的纤维素薄膜。为下一步的KrF和ArF准分子激光直写纤维素的表面形貌和电学改性,奠定了基础。
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