CN111774731A - 面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法 - Google Patents

面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111774731A
CN111774731A CN202010587737.3A CN202010587737A CN111774731A CN 111774731 A CN111774731 A CN 111774731A CN 202010587737 A CN202010587737 A CN 202010587737A CN 111774731 A CN111774731 A CN 111774731A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
ultrafast laser
public
steps
public goods
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010587737.3A
Other languages
English (en)
Inventor
管迎春
崔智铨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beihang University
Original Assignee
Beihang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beihang University filed Critical Beihang University
Priority to CN202010587737.3A priority Critical patent/CN111774731A/zh
Publication of CN111774731A publication Critical patent/CN111774731A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/355—Texturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/60—Preliminary treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Abstract

本发明公开了面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法。利用超快激光在经过清洗、抛光的材料表面制备微纳结构，可以获得具有抑菌性能的功能表面。该方法操作简便，加工效率高，应用领域广，将这种方法制备的抑菌表面应用到公共场所中常被使用的日常用品中，可以显著降低物品表面的细菌粘附，实现公共场所中日常用品的长效抑菌。

Description

面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法
技术领域
本发明涉及面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法，属于激光表面加工技术领域。
背景技术
一直以来，传染病都是威胁人类安全的重要敌人，随着全球化进程的发展，交通运输能力的进步，人员流动更加频繁，为传染病的全球性爆发创造了条件。新冠肺炎的爆发引起了人们对公共卫生和传染病预防的重视，接触传播是传染病重要的传播途径，常发生在公共环境中。在公共场所中，一些共享物品经常被触摸，如门把手、水龙头开关等，人们使用这些物品时，很容易造成细菌、病毒等病原体的传播，引起传染病的蔓延。
通过提高公共场所中公共物品表面的抗细菌粘附性能可以有效降低表面细菌含量，提升材料表面的原位抑菌功能。现有技术主要通过制备抑菌涂层涂覆于材料表面的方法降低细菌粘附性，然而，此种方法制备的抑菌材料的耐磨性较差，在长时间使用后会造成抑菌涂层的脱落，抑菌效果并不理想。近年来,研究发现超快激光在金属表面加工形成微细结构，可以制造出不利于细菌微生物吸附的环境。超快激光表面加工技术具有高效、灵活、非接触、无污染、热影响区小、高度可控以及对基材无依赖等优点。利用超快激光加工技术在公共场所中常被使用物品上制备抑菌表面方法简单、具有普适性，可实现物品表面长效抑菌。
发明内容
本发明的目的在于提供面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法，可广泛应用于加工商场、医院、学校等公共场所中的门把手、水龙头等常接触物品，减少这些物品表面的细菌残留。
本发明面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法，主要包括以下步骤：
(1)对材料表面进行机械抛光处理，抛光后进行超声清洗并烘干。
(2)将第一步处理后的材料放置于超快激光加工平台上，调整激光束使其焦点位于样件表面，设置激光工艺参数，进行加工，得到具有抑菌性能的微纳结构表面。
(3)对加工后的材料进行清洗并烘干。
其中，步骤(2)所述的激光工艺参数具体为：激光波长为193nm-1070nm，激光脉宽为 50fs-50ns，脉冲频率为1kHz-1MHz，激光功率为1W-2000W，扫描速度为1mm/s-5000mm/s。
其中，步骤(2)所述的微纳结构为凹坑阵列结构、凹槽结构、交错网格结构、LIPSS结构以及上述结构的组合。
其中，所述凹槽宽度为1μm-100μm，凹槽间隔为0-100μm，凹槽深度为1μm-100μm；凹坑直径50nm-100μm，凹坑深度100nm-100μm，间距为50nm-5μm；LIPSS结构周期为 20nm-2μm。
其中，本方法主要针对公共场所中的日常用品如水龙头、门把手等。
其中，所述的材料为用于权利要求2所述的公共物品的常用材料，包括不锈钢、钛合金、铬基合金、镁合金等金属材料；玻璃、陶瓷等非金属材料；以及硅胶、聚乳酸、聚碳酸酯等高分子材料。
本发明涉及面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法，利用飞秒激光在材料表面织构微纳结构，降低其细菌粘附性能，从而降低物品表面的细菌残留，达到抑菌效果。
本发明的优点在于：
(1)该方法利用激光加工，能够通过改变激光参数，适应各种金属材料加工要求。
(2)该方法加工热损伤和热影响区小，可以对加工的微纳图案进行精确设计，并且能够保持材料基体原有的机械性能。
(3)该方法加工速度快，加工方法灵活，加工效率高，适用于各种形状、尺寸的材料加工。
附图说明：
图1所示为本发明工艺加工的流程示意图；
图2所示为实施例1中超快激光制备LIPSS结构抑菌表面的显微结构图；
图3所示为实施例1中未处理样品表面与经超快激光加工的抑菌表面细菌黏附情况对比图。
具体实施方式：
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法，主要包括以下步骤：
(1)对材料表面进行机械抛光处理，抛光后进行超声清洗并烘干。
(2)将第一步处理后的材料放置于超快激光加工平台上，调整激光束使其焦点位于样件表面，设置激光工艺参数，进行加工，得到具有抑菌性能的微纳结构表面。
(3)对加工后的材料进行清洗并烘干。
其中，步骤(2)所述的激光工艺参数具体为：激光波长为193nm-1070nm，激光脉宽为 50fs-50ns，脉冲频率为1kHz-1MHz，激光功率为1W-2000W，扫描速度为1mm/s-5000mm/s。
其中，步骤(2)所述的微纳结构为凹坑阵列结构、凹槽结构、交错网格结构以及上述结构的组合。
其中，所述凹槽宽度为1μm-100μm，凹槽间隔为0-100μm，凹槽深度为1μm-100μm；凹坑直径50nm-100μm，凹坑深度100nm-100μm，间距为50nm-5μm；LIPSS结构周期为 20nm-2μm。
其中，本方法主要针对公共场所中的日常用品如水龙头、门把手等。
其中，所述的材料为用于权利要求2所述的公共物品的常用材料，包括不锈钢、钛合金、铬基合金、镁合金等金属材料；玻璃、陶瓷等非金属材料；以及硅胶、聚乳酸、聚碳酸酯等高分子材料。
实施例1：
(1)：取2mm厚度的钛合金样片打磨抛光至1200目，置于无水酒精中超声波清洗5分钟，干燥。
(2)：将抛光清洗后的样品置于飞秒激光加工系统(波长1064nm)的工作台上，设置激光功率为6W，脉冲宽度为500fs，频率为800KHz，扫描速度为800mm/s，扫描间距为70μm，扫描次数6次，启动激光加工系统开始加工，获得LIPSS结构。
(3)：使用无水酒精清洗加工后的钛合金样品，烘干。
实施例2：
(1)：取2mm厚度的不锈钢样片打磨抛光至1200目，置于无水酒精中超声波清洗5分钟，干燥。
(2)：将抛光清洗后的样品置于飞秒激光加工系统(波长1064nm)的工作台上，设置激光功率为8W，脉冲宽度为500fs，频率为500KHz，扫描速度为600mm/s，扫描间距为60μm，扫描次数10次，启动激光加工系统开始加工，获得凹坑阵列结构。
(3)：使用无水酒精清洗加工后的不锈钢样品，烘干。
本发明方案所涉及的技术手段不仅限于上述技术手段所涉及的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (6)

1.面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对材料表面进行机械抛光处理，抛光后进行超声清洗并烘干。
(2)将第一步处理后的材料放置于超快激光加工平台上，调整激光束使其焦点位于样件表面，设置激光工艺参数，进行加工，得到具有抑菌性能的微纳结构表面。
(3)对加工后的材料进行清洗并烘干。
2.根据权利要求1所述的面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法，其特征在于：本方法主要针对公共场所中的日常用品如水龙头、门把手等。
3.根据权利要求1所述的面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法，其特征在于：所述的材料为用于权利要求2所述的公共物品的常用材料，包括不锈钢、钛合金、铬基合金、镁合金等金属材料；玻璃、陶瓷等非金属材料；以及硅胶、聚乳酸、聚碳酸酯等高分子材料。
4.根据权利要求1所述的面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的激光工艺参数具体为：激光波长为193nm-1070nm，激光脉宽为50fs-50ns，脉冲频率为1kHz-1MHz，激光功率为1W-2000W，扫描速度为1mm/s-5000mm/s。
5.根据权利要求1所述的面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的微纳结构为凹坑阵列结构、凹槽结构、交错网格结构、LIPSS结构以及上述结构的组合。
6.根据权利要求5所述的面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法，其特征在于：所述凹槽宽度为1μm-100μm，凹槽间隔为0-100μm，凹槽深度为1μm-100μm；凹坑直径50nm-100μm，凹坑深度100nm-100μm，间距为50nm-5μm；LIPSS结构周期为20nm-2μm。
CN202010587737.3A 2020-06-24 2020-06-24 面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法 Pending CN111774731A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010587737.3A CN111774731A (zh) 2020-06-24 2020-06-24 面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010587737.3A CN111774731A (zh) 2020-06-24 2020-06-24 面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111774731A true CN111774731A (zh) 2020-10-16

Family

ID=72759865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010587737.3A Pending CN111774731A (zh) 2020-06-24 2020-06-24 面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111774731A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113102883A (zh) * 2021-03-26 2021-07-13 西安交通大学 一种抗菌抑菌材料及其制备方法
CN113996933A (zh) * 2021-05-18 2022-02-01 中国人民解放军陆军装甲兵学院 利用激光刻蚀在外科手术器具表面形成抑菌表面的方法
CN113996942A (zh) * 2021-05-18 2022-02-01 中国人民解放军陆军装甲兵学院 对外科手术器具进行精细加工的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101844272A (zh) * 2010-01-27 2010-09-29 长春理工大学 采用激光干涉光刻技术制作自清洁表面结构的方法和系统
EP2728033B1 (en) * 2012-10-30 2016-03-09 General Electric Company Methods of manufacturing components with micro cooled patterned coating layer
CN109079446A (zh) * 2018-09-20 2018-12-25 北京航空航天大学 一种在医疗器械上制备抗菌表面的方法
CN109676245A (zh) * 2018-09-30 2019-04-26 湖北工业大学 一种利用脉冲激光制备超亲水玻璃表面的方法
CN209227062U (zh) * 2018-09-07 2019-08-09 广东美集世智能科技有限公司 用于厨房环境的疏水、抗菌、自清洁金属表面微纳结构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101844272A (zh) * 2010-01-27 2010-09-29 长春理工大学 采用激光干涉光刻技术制作自清洁表面结构的方法和系统
EP2728033B1 (en) * 2012-10-30 2016-03-09 General Electric Company Methods of manufacturing components with micro cooled patterned coating layer
CN209227062U (zh) * 2018-09-07 2019-08-09 广东美集世智能科技有限公司 用于厨房环境的疏水、抗菌、自清洁金属表面微纳结构
CN109079446A (zh) * 2018-09-20 2018-12-25 北京航空航天大学 一种在医疗器械上制备抗菌表面的方法
CN109676245A (zh) * 2018-09-30 2019-04-26 湖北工业大学 一种利用脉冲激光制备超亲水玻璃表面的方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113102883A (zh) * 2021-03-26 2021-07-13 西安交通大学 一种抗菌抑菌材料及其制备方法
CN113996933A (zh) * 2021-05-18 2022-02-01 中国人民解放军陆军装甲兵学院 利用激光刻蚀在外科手术器具表面形成抑菌表面的方法
CN113996942A (zh) * 2021-05-18 2022-02-01 中国人民解放军陆军装甲兵学院 对外科手术器具进行精细加工的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111774731A (zh) 面向公共物品抑菌表面的一种超快激光制备方法
CN112062479B (zh) 一种自清洁抗菌玻璃的激光制备方法
DE50213639D1 (de) Uv-härtende anti-fingerprint beschichtungen
Kukhtyn et al. Modeling the process of microbial biofilm formation on stainless steel with a different surface roughness
CN102732898A (zh) 在医用钛或钛合金表面制备微纳米复合结构的方法
CN102416723B (zh) 一种具有不粘表面的不锈钢制品
MY141804A (en) Self-cleaning glazing sheet
CN110230058A (zh) 促进骨髓间充质干细胞生长分化的医用钛合金表面构建的方法
CN110408934A (zh) 一种具有强化冷凝效果的超亲水-超疏水表面及制备方法
CN102162086A (zh) 一种TiO2/SiO2复合薄膜的制备方法
Villapún et al. Optimizing the antimicrobial performance of metallic glass composites through surface texturing
CN107338449A (zh) 一种钛合金表面氧化皮激光清洗方法
CN205308350U (zh) 一种光催化网
CN200939722Y (zh) 兼具净化与节能的基材
CN201187225Y (zh) 一种纳米抗菌去污镀膜玻璃
CN202169728U (zh) 具有不粘性表面的不锈钢制品
Outón et al. Size matters: how periodicity and depth of LIPSS influences E. coli adhesion on ferritic stainless steel
Kolanthai et al. Effect of swift heavy silicon ion irradiation on TiO2 thin film prepared by micro arc oxidized technique
Rajab et al. Picosecond Laser Surface Micro/Nano Texturing of Stainless Steel as a Method to Reduce the Adhesion of Bacteria.
CN2875435Y (zh) 一种光催化杀菌消毒柜
CN104233164A (zh) 一种涉及纳米陶瓷材料的金刚刀刃制作方法
CN106544180A (zh) 一种使用小分子团微电水进行家居清洗消毒的方法
CN201388847Y (zh) 一种镀钛金属餐具
CN201078938Y (zh) 照射诱变育种用培养皿
Herr et al. Implant surface conditioning with Tetracycline-HCl: A SEM study

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201016