一项关于喷涂纳米纤维素涂层的秒激光纹理的可行性研究
Pieter Samyn1, Joris Everaerts2, Akshay Mundayadan Chandroth2
1SIRRIS, Department of Innovations in Circular Economy and Renewable Materials, Gaston Geenslaan 8, B-3001 Leuven, Belgium.
Carbohydrate polymers
|June 10, 2024
概括
五秒激光纹理使纳米纤维素涂层的表面微结构成为可能. 这种方法提高了表面粗性和水友性,在各种应用中为可调整的表面特性提供了新的可能性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 表面工程是什么?表面工程是什么?
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 纳米纤维素,包括纤维素纳米纤维素 (CNF) 和纤维素纳米晶体 (CNC),对涂料行业具有前景.
- 目前为纳米纤维素涂层增加功能的方法通常涉及化学修改.
- 使用物理方法对纳米纤维素涂层的高通量表面微结构仍然是一个尚未探索的领域.
研究的目的:
- 调查使用秒激光除用于喷涂纳米纤维素表面微结构的可行性.
- 为了确定CNF和CNC涂层的激光纹理的加工极限和操作范围.
- 探索激光纹理对表面性能的影响,如粗性和水友性.
主要方法:
- 纳米纤维素 (CNF和CNC) 薄膜的喷涂涂层厚度在1.5至8微米之间.
- 纳米纤维素涂层的表面纹理使用femtosecond激光切除.
- 基于涂层厚度和密度的加工极限 (最大和最小的剥离能量) 的分析.
- 确定用于创建1D和2D表面图案的操作范围.
- 表面性质的表征,包括粗度和水接触角度.
主要成果:
- 在纳米纤维素涂层上进行 femtosecond 激光切除的确立的处理限制.
- 确定了在CNF和CNC表面创建微结构图案的最佳激光参数.
- 证明CNC涂层需要比CNF涂层更高的激光能量进行纹理.
- 实现了17微米的最小解析图案特征大小.
- 通过低能激光切除观察到表面粗度和水友性增加.
- 创建了有效住水滴的线条图案,增加了水接触角度高达90°.
结论:
- 五秒激光切除是一种高通量表面微结构纳米纤维素涂层的可行方法.
- 激光纹理允许精确控制表面粗度和水友性.
- 这种技术为开发基于纳米纤维素的先进材料开辟了道路,这些材料具有针对特定应用的量身定制的表面特性.
