Изменение смачиваемости меди путем управления долей площади поверхности, подвергнутой лазерной абляции

В данной работе представлен одностадийный бесхимический метод регулирования смачиваемости медных поверхностей с использованием лазерного облучения наносекундной и пикосекундной длительности. За счет управления долей площади поверхности, подвергнутой лазерной абляции, обеспечивается непрерывная регулировка статического краевого угла смачивания водой от значений, близких к 0°, до более чем 130°. Эволюция смачиваемости интерпретируется с использованием классических моделей Вензеля и Касси—Бакстера, в которых доля аблированной площади выступает в качестве эффективного геометрического параметра, определяющего взаимодействие между твердой и жидкой фазами. Важно отметить, что сходное поведение смачиваемости наблюдается как при наносекундной, так и при пикосекундной обработке, несмотря на существенные различия в шероховатости поверхности, что указывает на недостаточность одной лишь шероховатости для описания отклика смачивания. Напротив, доля аблированной площади является более согласованным и измеримым дескриптором смачиваемости. Помимо изменения смачиваемости, при увеличении степени абляции наблюдаются связанные с ней изменения оптического вида поверхности, преимущественно проявляющиеся в ее потемнении. Эти изменения количественно оцениваются с использованием метрик на основе градаций серого и объясняются совокупным воздействием морфологии поверхности и окисления, а не целенаправленным управлением цветом. Предложенный подход обеспечивает простой, воспроизводимый и масштабируемый способ функционализации медных поверхностей, при котором смачиваемость можно контролировать с помощью одного геометрического параметра.