金属络合物激光三维物化改性技术研究.pdf

激光表面处理技术以往主要应用于激光淬火和激光毛化等领域，它是利用了激光器功率密度高、快速加热、快速冷却的物理特点，但对于激光与物质作用时引起的化学反应，以及物理和化学反应相互作用的研究则相对较少。　　 经过激光照射的某些金属络合物，可大幅度提高其表面参与电子转移和输送的能力，在改善材料的功能方面具有巨大的潜力。国外曾经利用紫外激光器完成了金属络合物的物化改性研究，但对于其它波长的物化改性原理或实验分析均未见文献报导。　　 本课题对比可见(532nm)、近红外(1064nm)及中红外(10600nm)三种波长激光，聚焦后照射铜铬络合物表面，改变其分子环境，通过光裂解反应打破其化学键，分解出具有还原性的金属成分，再经过冲击镀铜、化学镀镍等方法，实现其表面不同区域内金属和非金属的共存状态。此研究领域无论是基础研究还是实际应用，都具有创新性和明显的多学科交叉特性。　　 根据双原子分子非谐振子振动模型分析，不同波长的激光对金属络合物电子排布及分子结构会产生影响，进而影响其物化改性效果。对比三种波长的扫描样品，通过X光电子能谱实验(XPS)和X射线能量色散实验(EDX)分析，获得在纳米深度及微米深度附近被还原的金属元素含量差异。通过结合能谱及俄歇谱，得到反应后的铬离子及铜离子分别是+3价和+1价，仍然具备失电子的还原能力。化学镀铜、镀镍后的样品，通过X射线荧光光谱实验(XRF)分析，三种波长中1064nm样品效果最为理想，通过环境扫描电子显微镜(ESEM)分析其表面增附效果也得到相同结论。　　 基于波长对比试验及三维扫描系统的模拟分析，选择以DPL Nd：YAG激光器作为三维物化改性系统的光源，配合声光调制器、小孔光阑、动态聚焦镜、X、Y振镜以及f-theta透镜组成光学三维扫描系统，并使用三轴伺服机械旋转实现多面体的自动无缝拼接。利用PCI总线与DSP输出控制信号，编写了具有扫描路径优化、曲面填充及多面体旋转拼接等功能的三维自动控制软件。　　 利用该系统分析了不同调制频率对改性效果的影响，通过对比实验，找到了激光物化改性的最佳参数。以此为基础制作了手机天线的物化改性样品，并测试RF性能，取得良好效果。最后提出了一些有待进一步解决的技术问题。