Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Strutturazione delle superfici mediante laser ad impulsi ultracorti per una minore sporcabilità

14 views

Published on

3° Presentazione del workshop finale del progetto NPFP

Strutturazione delle superfici mediante laser ad impulsi ultracorti
per una minore sporcabilità

Sito web del progetto: www.npfp.it

  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Strutturazione delle superfici mediante laser ad impulsi ultracorti per una minore sporcabilità

  1. 1. Dr. Gianmarco Lazzini Centro SITEIA.PARMA - Università di Parma Strutturazione delle superfici mediante laser ad impulsi ultracorti per una minore sporcabilità
  2. 2. NPFP 2 Texturizzazione laser ad impulsi ultracorti Il reticolo cristallino rimane pressoché freddo  No fusione del bersaglio (http://www.industrial- lasers.com) Texturizzazione laser: generazione di strutture superficiali innescata dall’interazione radiazione-materia ad intensità prossime alla soglia di ablazione (0.1 J/cm2) Impulsi ultracorti: durata < 1ps (A. Weck et al., Appl. Phys. A 90, 537 (2008)) Rame, E = 10 μJ, 30000 impulsi, τ = 150 fs Rame, E = 10 μJ, 30000 impulsi, τ = 7 ns
  3. 3. NPFP 3 Possibile realizzare superfici gerarchiche e biomimetiche in un singolo step di processo Foglia di loto Tetrodontophora bielanensis (E. Fadeeva et al., Langmuir 27, 3012 (2011)) (F. A. Müller et al., Materials 9, 476 (2016)) (https://www.lightmotif.nl) Texturizzazione laser ad impulsi ultracorti
  4. 4. NPFP 4 Applicazioni: • Modifica delle proprietà ottiche superficiali • Modifica delle proprietà tribologiche superficiali • Adesione cellulare (G. Li et al. Appl. Phys. A 118, 1189 (2015)) (G. Lazzini et al., Surf. Topogr.: Metrol. Prop. 5, 044005 (2017)) (J. Bonse et al. Appl. Phys. A 117, 103 (2014)) Texturizzazione laser ad impulsi ultracorti
  5. 5. NPFP 5 Materiale: acciaio inossidabile AISI 316L Parametri di processo: • Durata singolo impulso: < 400 fs • Lunghezza d’onda: 1030 nm • Frequenza di ripetizione (RR): 100 kHz – 1 MHz • Velocità di scansione (v): 20 – 200 cm/s • Fluenza: • Horizontal overlap: (fixed to 92%) • Vertical overlap: (fixed to 80%) • Superficie totale processata: 8 mm × 8 mm • La scansione è stata ripetuta 20 volte 2 0 E F  (0.36 – 2.33 J/cm2) 100 0 0      d HOL 100 0 0      h VOL d = 2 μm ω0 = 25 μm v  h = 5 μm Tecnica di fabbricazione
  6. 6. NPFP 6 RR=1MHz,v=200cm/sRR=500kHz,v=100cm/s Transizione LIPSS  bumps Fluence = 0.36 J/cm2 Fluence = 0.48 J/cm2 Fluence = 0.69 J/cm2 20 μm 20 μm20 μm20 μm 20 μm20 μm 5 μm 5 μm Micro-ripples LIPSS Risultati – immagini SEM
  7. 7. NPFP 7 Fluence = 0.36 J/cm2 RR = 1 MHz, v = 200 cm/s 20 μm 20 μm20 μm20 μm 20 μm20 μm Shear Force Microscopy (ShFM) Risultati – analisi topografica
  8. 8. NPFP 8 20 μm 20 μm20 μm20 μm 20 μm20 μm 5 μm Transizione LIPSS  bumps RR = 500 kHz, v = 100 cm/s Risultati – analisi topografica
  9. 9. NPFP 9 • La rugosità RMS in funzione della fluenza presenta un minimo locale a ≈ 0.85 J/cm2 (fluenza alla quale viene osservata la transizione LIPSS  bumps) • Alle stesse fluenze si osserva un salto nella Motif mean slope  coalescenza di strutture superficiali Risultati – analisi metrologica
  10. 10. NPFP 10 • L’invecchiamento in aria delle superfici trattate genera un aumento dell’angolo di contatto statico in acqua (CA)  Transizione idrofilico - superidrofobico • Il valore asintotico di CA può essere variato variando la composizione chimica dell’atmosfera di invecchiamento • La fabbricazione laser genera in generale un incremento di CA verso valori compatibili con un comportamento superidrofobico Risultati – bagnabilità
  11. 11. NPFP 11 Risultati – bagnabilità
  12. 12. NPFP 12 Bagnabilità con latte (ECOR)  procedura sperimentale Angolo di inclinazione: 50° (fissato) Liquido: Latte intero (10 µL) Direzione campione: 0° (direzione 1) 90° (direzione 2) Pulizia preliminare con Etanolo per 1 min Posizionamento goccia di latte Immagine Zona sporca Immagine binariaSoftware ImageJ : Analisi delle immagini Risultati – bagnabilità
  13. 13. NPFP 13 La direzione delle eventuali anisotropie superficiali influenza le proprietà di scorrimento della goccia Bagnabilità con latte  Risultati Direzione1 Direction1 Direction 2 2 1 Direzione2 Texture isotropica Direzione2Direzione1 Texture anisotropica 2 1 Risultati – bagnabilità
  14. 14. NPFP 14 Partecipanti • Luca Romoli, Gianmarco Lazzini • Domenico Stocchi, Ivan Moretti • Rossana Borgese, Paolo Lardi, Stefano Pini, Stefano Bernini Grazie per l’attenzione!

×