论文部分内容阅读
聚四氟乙烯(PTFE)由于其具有出色的不粘性及生物惰性，成为制造人工器官的主要材料。但在临床试验中发现，由普通聚四氟乙烯材料制备的人工器官有着较高的血栓凝结率，这严重影响人工器官的使用寿命。而利用超疏水聚四氟乙烯材料制造的人工器官可以极好的避免血栓的形成，因而我们尝试对聚四氟乙烯进行超疏水改性处理。但传统的改性方法大多不过经济、高效，所以我们决定利用激光对聚四氟乙烯表面进行超疏水改性。 利用1064 nm皮秒激光加工PTFE表面的过程中发现，在不同加工参数下，加工出的微结构形貌质量会有很大区别。我们通过控制变量的对比试验，找出影响PTFE表面微结构质量的加工参数主要有:激光焦点调节、激光扫描速度、激光扫描间隔、激光扫描次数。并给出而在PTFE表面微沟槽皮秒激光加工过程中，最佳加工参数为:扫描速度均为200 mm/s，扫描次数均为10，焦点位于PTFE表面内30μm处，扫描间隔大于25μm。在PTFE表面微柱状结构皮秒激光加工过程中，最佳加工参数为:扫描速度均为200 mm/s，扫描次数均为10，焦点位于PTFE表面内30μm处，扫描间隔大于50μm。 在最佳加工参数下，以25μm扫描间隔加工出的PTFE表面微沟槽结构使得PTFE表面静态接触角可达156°，产生了超疏水改性。以50μm扫描间隔加工出的PTFE表面微柱状结构使得的PTFE表面静态接触角可达153°，产生了超疏水改性。通过浸润理论进一步分析证明:在微沟槽阵列表面中，沟槽壁厚a为25μm时，PTFE表面接触角为最佳加工参数下的最大值。在微柱状阵列表面中，柱体边长a为20.5μm时，PTFE表面接触角为最佳加工参数下的最大值。 将皮秒激光加工的超疏水聚四氟乙烯放入水下，可以观察到其出现明亮金属反光。我们推论该现象为超疏水引起的水下可见光反射增强现象。通过设计水槽内的水下高反光对比验证实验，证明超疏水聚四氟乙烯在水下对于可见光确实产生反射增强。并利用Cassie接触中水下存在空气层，来推论水下高反光是由于光从水中向微结构中空气层入射时发生全反射所致。利用热力学公式计算求出水在微结构中横截面为一圆弧。且当微沟槽缝宽为25μm时，水深h≤57.44 cm，Cassie模型的三相接触状态才能稳定存在，水下高反光现象才能被观测到。利用圆弧上各点法线方向不同的特点，解释为何入射角小于全反射临界角仍然可以观察到水下反光现象。