本項成果提供了在材料表面形成微納米結構的超快激光直寫制備、復合制備的核心技術，能夠實現(xiàn)多種金屬材料表面、多種拓撲形式和幾何尺度的表面微納米特征結構的可控制備，實現(xiàn)超寬譜帶優(yōu)異抗反射性能。具有如下特點：

廣泛的材料適用性，可使銅、鋁、鈦、鋼等多種金屬材料表面的反射率大幅降低，如在紫外-近紅外（200 nm~2500 μm）范圍內，其半球反射率分別降至5%、10%、5%、5%以下；

超寬的波譜有效性，在紫外-遠紅外（200 nm~300 μm）的入射波長范圍內，都可實現(xiàn)顯著的抗反射性能，如所制備的銅表面微納米結構在UV-VIS、UV-NIR、UV-MIR、UV-FIR波譜區(qū)的平均半球反射率可分別降至1.7%、4.1%、5.4%、8.2%；

超寬的角譜有效性，在0~60º的入射角范圍內，都可實現(xiàn)顯著的抗反射性能，如所制備的銅表面微納米結構在200~800 nm波譜范圍內的鏡面反射率始終低于0.1%；

超高的吸收率/超低的反射率/超強的光熱轉化效率，超快激光直接制備的金屬表面微納米結構在紫外-近紅外范圍內可實現(xiàn)0.29%的極低半球反射率，超快激光復合制備的“宏-微-納-納米線”金屬-氧化物多級結構在中紅外范圍內可實現(xiàn)0.6%的極低半球反射率，在太陽光輻照下金屬表面超寬光譜高效吸收微納米結構可實現(xiàn)60%以上的整體光熱轉化效率；

超強的耐久性和良好的穩(wěn)定性，所制備的金屬表面超寬光譜高效吸收微納米結構樣品交由國家標準檢測機構，即國家太陽能熱水器質量監(jiān)督檢驗中心（北京），進行了光學吸收及抗老化性能測試，在熱老化（250℃保溫200h）、氙燈老化（氙燈輻照24h）、以及鹽霧老化（NaCl溶液噴淋24h）三種測試條件下，所制備的微納米結構均保持穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)性能的減弱和衰退。

超快激光制備的黑色金屬及其在紫外-可見-近紅外波段的反射光譜(a)“黑”銅，(b)“黑”鋁，(c)“黑”鈦，(d)“黑”鋼

同時，由于采用了新一代高功率高頻率工業(yè)級超快激光系統(tǒng)作為加工工具，因此上述超寬光譜高效吸收表面的制備技術還具備以下幾方面的工藝優(yōu)勢：

可柔性、非接觸加工，從而可對任意外形的金屬表面進行抗反射處理；

可設計、圖案化加工，從而可對金屬表面的任意圖案化區(qū)域進行特定抗反射處理；

可大面積、連續(xù)、穩(wěn)定、高重復性加工，從而可進行連續(xù)24小時的規(guī)?；幚?；

無須添加任何試劑，無須任何化學反應，環(huán)境友好。

“黑”銅表面的吸光及光熱轉化性能

02.應用前景

材料表面的光學抗反射與吸收性能，在太陽能高效吸收和利用、光電子產品、輻射傳熱設備、生物光學器件、紅外傳感和成像、軍事隱身、以及機載/星載設備等諸多領域均具有廣闊的應用前景。已為航天科技集團、電子科技集團、德國ARRI公司、荷蘭ASML公司等制備樣品，經(jīng)國家太陽能熱水器質量監(jiān)督檢驗中心檢測，抗反性能優(yōu)異，性能指標穩(wěn)定可靠。

03.知識產權

相關成果已申請國家發(fā)明專利2項。

04.團隊介紹

團隊的主要研究方向為激光微納制造，激光增材制造與激光表面工程等。近年來承擔承擔國家重點研發(fā)計劃、973、國家自然基金重大國際合作項目、重點項目、面上項目及企業(yè)合作項目等40余項，多項研究成果在企業(yè)成功應用。負責人為長聘教授、博士生導師，美國激光學會候任主席，任國際光電子與激光工程學會（IAPLE）前主席，出版學術著作3部，發(fā)表論文300余篇，申請專利25項。

05.合作方式

專利許可。

06.聯(lián)系方式

電話：010-62792574,，62772993

郵箱：lijiaoli2016@tsinghua.edu.cn

成果編號：0086