Biomimetic surface structuring using cylindrical vector femtosecond laser beams
Auteurs : Evangelos Skoulas, Alexandra Manousaki, Costas Fotakis, Emmanuel Stratakis
Points clés générés par l'IA
- Une nouvelle méthode évolutive et à étape unique pour fabriquer des structures de surface hautement ordonnées, multidirectionnelles et complexes qui imitent les caractéristiques morphologiques uniques trouvées dans la nature.
- La structuration de surface biomimétique a été réalisée en exploitant le profil angulaire unique et polyvalent et la symétrie du champ électrique des faisceaux laser femtoseconde (fs) à vecteur cylindrique (CV).
- Des structures périodiques hautement contrôlables aux échelles nano-, micro- et double micro-nano peuvent être directement écrites sur Ni lors d'un balayage linéaire d'une grande zone avec des faisceaux polarisés radialement et azimutalement.
- De nouvelles nanostructures multidirectionnelles complexes inspirées par la morphologie de la peau de requin ainsi que des structures superhydrophobes à double échelle mimant les propriétés hydrofuges des feuilles de lotus peuvent être obtenues selon les conditions d'irradiation.
- Les polyvalence et variations de caractéristiques des structures formées lors du balayage avec les faisceaux CV sont nettement supérieures à celles obtenues par traitement laser avec des faisceaux polarisés linéairement.
- La technique actuelle peut être étendue pour fabriquer encore plus de structures complexes et non conventionnelles en exploitant les capacités offertes par les champs optiques fs CV.
- Cette approche offre un nouveau concept pour le traitement laser des matériaux qui peut être encore exploité pour élargir la portée et la nouveauté des applications potentielles.
Résumé : We report on a new, single-step and scalable method to fabricate highly ordered, multi-directional and complex surface structures that mimic the unique morphological features of certain species found in nature. Biomimetic surface structuring was realized by exploiting the unique and versatile angular profile and the electric field symmetry of cylindrical vector (CV) femtosecond (fs) laser beams. It is shown that, highly controllable, periodic structures exhibiting sizes at nano-, micro- and dual-scale micro and nano scales can be directly written on Ni upon line and large area scanning with radial and azimuthal polarization beams. Depending on the irradiation conditions, new complex multi-directional nanostructures, inspired by the Shark skin morphology, as well as superhydrophobic dual-scale structures mimicking the Lotus leaf water repellent properties can be attained. It is concluded that the versatility and features variations of structures formed upon scanning with CV beams is by far superior to those obtained via laser processing with linearly polarized beams. More important, by exploiting the capabilities offered by fs CV optical fields, the present technique can be further extended to fabricate even more complex and unconventional structures. We believe that our approach provides a new concept in laser processing of materials, which can be further exploited for expanding the breadth and novelty of potential applications.
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