飞秒激光生物医用高分子材料微加工

摘要

飞秒激光微加工是微加工领域的研究热门。生物医用高分子材料微器件的飞秒激光加工有着很好的应用前景。本论文的研究内容是生物医用高分子材料的飞秒激光微加工，旨在探究其中的加工机理。本论文包括以下内容:
　　一、以金属、透明电介质为例说明飞秒激光加工的特点，总结了飞秒激光加工高分子材料的一些研究成果和生物医用高分子材料的特性及应用。
　　二、简单阐述了激光与高分子材料相互作用的原理，从分子轨道出发说明了跃迁、能量转化、能量转移、电子转移等光物理过程，并将机理归类为光热作用和光化学作用，表现为加速材料的驰豫转变过程和降解过程。
　　三、利用实验室现有的高重频飞秒激光器和加工系统完成了空气环境下飞秒激光加工PMMA实验，并对实验结果进行SEM、红外光谱、Raman光谱测试。结果显示烧蚀区域很干净，红外光谱出现新的峰:碳-碳双键，Raman光谱的背景荧光上升，说明热作用为主，PMMA发生了热降解。
　　四、对比了空气环境下和水环境下飞秒激光加工PLA的实验，并对实验结果进行SEM、红外光谱、Raman光谱、XPS测试。结果显示空气环境下烧蚀不完全，伴随熔体，而水环境下烧蚀在一定能流下没有熔体，仅出现随机多孔。与空气环境下结果相比，水环境下的结果的红外光谱中羟基强度增大，Raman光谱几乎没有背景荧光，XPS结果显示氧元素相对含量提高，说明在水环境下加工PLA伴随着水解。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 飞秒激光微加工

1．2 飞秒激光加工高分子材料

1．2．1 内部改性

1．2．2 表面周期性结构

1．2．3 表面多孔结构

1．3 生物医用高分子材料

1．4 论文的主要工作

第二章 高分子材料与激光相互作用原理

2．1 分子能级与光物理过程

2．1．1 电子跃迁

2．1．2 能量转化

2．1．3 能量转移与电子转移

2．1．4 高分子光物理过程特点

2．2 光-热作用

2．2．1 粘弹性转变及热弹作用

2．2．2 热作用下的降解过程

2．3 光-化学作用

2．4 本章小结

第三章 飞秒激光加工PMMA

3．1 实验装置

3．1．1 飞秒激光器

3．1．2 加工系统

3．2 实验过程

3．2．1 样品的制备及放置

3．2．2 激光焦点位置的确定

3．3 实验结果

3．3．1 飞秒激光PMMA空气环境下表面烧蚀实验

3．3．2 飞秒激光PMMA空气环境下内部改性实验

3．4 本章小结

第四章 飞秒激光加工PLA

4．1 实验过程

4．1．1 样品与实验环境的准备

4．1．2 激光焦点位置的确定

4．2 实验结果

4．2．1 空气环境下飞秒激光烧蚀PLA结果

4．2．2 水环境下飞秒激光烧蚀PLA结果

4．3 本章小结

第五章 总结

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢