本項(xiàng)成果提供了在材料表面形成微納米結(jié)構(gòu)的超快激光直寫制備、復(fù)合制備的核心技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)多種金屬材料表面、多種拓?fù)湫问胶蛶缀纬叨鹊谋砻嫖⒓{米特征結(jié)構(gòu)的可控制備，實(shí)現(xiàn)超寬譜帶優(yōu)異抗反射性能。具有如下特點(diǎn)：

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(nèi)，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(yuǎn)紅外（200 nm~300 μm）的入射波長范圍內(nèi)，都可實(shí)現(xiàn)顯著的抗反射性能，如所制備的銅表面微納米結(jié)構(gòu)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(nèi)，都可實(shí)現(xiàn)顯著的抗反射性能，如所制備的銅表面微納米結(jié)構(gòu)在200~800 nm波譜范圍內(nèi)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(qiáng)的光熱轉(zhuǎn)化效率，超快激光直接制備的金屬表面微納米結(jié)構(gòu)在紫外-近紅外范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)0.29%的極低半球反射率，超快激光復(fù)合制備的“宏-微-納-納米線”金屬-氧化物多級結(jié)構(gòu)在中紅外范圍內(nèi)可實(shí)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(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)60%以上的整體光熱轉(zhuǎn)化效率；

超強(qiáng)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(jié)構(gòu)樣品交由國家標(biāo)準(zhǔn)檢測機(jī)構(gòu)，即國家太陽能熱水器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（北京），進(jìn)行了光學(xué)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(jié)構(gòu)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(shí)，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(shù)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(jìn)行抗反射處理；

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

可大面積、連續(xù)、穩(wěn)定、高重復(fù)性加工，從而可進(jìn)行連續(xù)24小時(shí)的規(guī)模化處理；

無須添加任何試劑，無須任何化學(xué)反應(yīng)，環(huán)境友好。

“黑”銅表面的吸光及光熱轉(zhuǎn)化性能

02.應(yīng)用前景

材料表面的光學(xué)抗反射與吸收性能，在太陽能高效吸收和利用、光電子產(chǎn)品、輻射傳熱設(shè)備、生物光學(xué)器件、紅外傳感和成像、軍事隱身、以及機(jī)載/星載設(shè)備等諸多領(lǐng)域均具有廣闊的應(yīng)用前景。已為航天科技集團(tuán)、電子科技集團(tuán)、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(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測，抗反性能優(yōu)異，性能指標(biāo)穩(wěn)定可靠。

03.知識產(chǎn)權(quán)

相關(guān)成果已申請國家發(fā)明專利2項(xiàng)。

04.團(tuán)隊(duì)介紹

團(tuán)隊(duì)的主要研究方向?yàn)榧す馕⒓{制造，激光增材制造與激光表面工程等。近年來承擔(dān)承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、973、國家自然基金重大國際合作項(xiàng)目、重點(diǎn)項(xiàng)目、面上項(xiàng)目及企業(yè)合作項(xiàng)目等40余項(xiàng)，多項(xiàng)研究成果在企業(yè)成功應(yīng)用。負(fù)責(zé)人為長聘教授、博士生導(dǎo)師，美國激光學(xué)會候任主席，任國際光電子與激光工程學(xué)會（IAPLE）前主席，出版學(xué)術(shù)著作3部，發(fā)表論文300余篇，申請專利25項(xiàng)。

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