Применение фокусаторов излучения для создания металлических нанопористых материалов с высокой удельной площадью поверхности лазерным воздействием
Мурзин С.П., Трегуб В.И., Мельников А.А., Трегуб Н.В.

Аннотация:
Лазерным воздействием с применением фокусаторов излучения создан металлический нанопористый материал с высокой удельной площадью поверхности. Определены режимы лазерного воздействия, при котором в центре зоны термического влияния на поверхности исследуемого материала образуется нанопористый слой, содержащий продукты взаимодействия с окислительной средой меди и цинка в составе сплава. Для оценки механической прочности и термостойкости полученного нанопористого материала образцы из латуни Л62 после лазерной обработки подвергали пластической деформации и высокотемпературному воздействию. Основная часть поверхности после пластической деформации по двум различным режимам и двух высокотемпературных отжигов не имеет разрушений, отслаивания пористого слоя не наблюдалось, что свидетельствует о достаточно высокой механической прочности и термостойкости полученного нанопористого материала.

Ключевые слова :
воздействие лазерное, материал металлический, слой нанопористый, поверхность.

Литература:

  1. Zhang, J. Nanoporous metals: fabrication strategies and advanced electrochemical applications in catalysis, sensing and energy systems / J. Zhang, C.M. Li // Chemical Society Reviews. – 2012. – Vol. 41, N 21. – P. 7016-7031.
  2. Nanostructured materials: processing, properties and applications / edition 2 by C.C. Koch. – Elsevier Science, 2007. – 784 p.
  3. Jin, H.-J. Bulk nanoporous metal for actuation / H.-J. Jin, J. Weissmüller // Advanced engineering materials. – 2010. – Vol. 12, N 8. – P. 714-723.
  4. Zabukovec Logar, N. Nanoporous materials: from catalysis and hydrogen storage to wastewater treatment / N. Zabukovec Logar, V. Kaucic // Acta chimica slovenica. – 2006. – Vol. 53. – P. 117-135.
  5. Ding, Y. Metallic mesoporous nanocomposites for electrocatalysis / Y. Ding, M. Chen, J. Erlebacher // Journal of the American Chemical Society. – 2004. – Vol. 126, N 22. – P. 6876-6877.
  6. Sun, L. Fabrication of nanoporous nickel by electrochemical dealloying / L. Sun, C.-L. Chien, P.C. Searson // Chemistry of materials. – 2004. – Vol. 16, N 16. – P. 3125-3129.
  7. Senior, N.A. Synthesis of tough nanoporous metals by controlled electrolytic dealloying / N.A. Senior, R.C. Newman // Nanotechnology. – 2006. – Vol. 17, N 9. – P. 2311-2316.
  8. Huang, T. The mechanism of three-dimensional manganese-based nanoporous structure formation by laser deposition coupled with dealloying / T. Huang, C. Dong, Y. Gu, M. Zhong, L. Li // Materials Letters. – 2013. – Vol. 95. – P. 30-32.
  9. Kazanskiy, N.L. Synthesis of nanoporous structures in metallic materials under laser action / N.L. Kazanskiy, S.P. Mur­zin, Ye.L. Osetrov, V.I. Tregub // Optics and Lasers in Engineering. – 2011. – Vol. 49, N 11. – P. 1264-1267.
  10. Murzin, S.P. Creation of metal materials nanoporous structures under the action of laser radiation / S.P. Murzin, N.L. Kazanskiy // ALT Proceedings. – 2012. – Vol. 1. – DOI: 10.12684/alt.1.43. – ISSN 2296-312X.
  11. Murzin, S.P. Exposure to laser radiation for creation of metal materials nanoporous structures / S.P. Murzin // Optics & Laser Technology. – 2013. – Vol. 48. – P. 509-512.
  12. Мурзин, С.П. Разработка способов интенсификации формирования нанопористых структур металлических материалов селективной лазерной сублимацией компонентов сплавов / С.П. Мурзин // Компьютерная оптика. – 2011. – Т. 35, № 2. – С. 175-179.
  13. Doskolovich, L.L. Focusators for laser-branding / L.L. Do­skolovich, N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov, G.V. Usplenjev // Optics and Lasers in Engineering. – 1991. – Vol. 15, N 5. – P. 311-322.
  14. Doskolovich, L.L. Analysis of quasiperiodic and geometric optical solutions of the problem of focusing into an axial segment / L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, V.A. Soifer, A.Ye. Tzaregorodtzev // Optik – International Journal for Light and Electron Optics. – 1995. – Vol. 101, N 2. – P. 37-41.
  15. Doskolovich, L.L. A method of designing diffractive optical elements focusing into plane areas / L.L. Doskolovich, N.L. Kazansky, S.I. Kharitonov, V.A. Soifer // Journal of Modern Optics. – 1996. – Vol. 43, N 7. – P. 1423-1433.
  16. Pavelyev, V.S. Formation of diffractive microrelief on diamond film surface / V.S. Pavelyev, S.A. Borodin, N.L. Kazanskiy, G.F. Kostyuk, A.V. Volkov // Optics & Laser Technology. – 2007. – Vol. 39, N 6. – P. 1234-1238.
  17. Казанский, Н.Л. Исследовательский комплекс для решения задач компьютерной оптики / Н.Л. Казанский // Компьютерная оптика. – 2006. – № 29. – С. 58-77.
  18. Volkov, A.V. A method for the diffractive microrelief forming using the layered photoresist growth / A.V. Volkov, N.L. Kazanskiy, O.Yu. Moiseev, V.A. Soifer // Optics and Lasers in Engineering. – 1998. – Vol. 29, N 4-5. – P. 281-288.
  19. Bezus, E.A. Evanescent-wave interferometric nanoscale photolithography using guided-mode resonant gratings / E.A. Bezus, L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy // Microelectronic Engineering. – 2011. – Vol. 88, N 2. – P. 170-174.
  20. Kazanskiy, N.L. Research & education center of diffractive optics / N.L. Kazanskiy // Proceedings of SPIE. – 2012. – Vol. 8410. – Art. No. 84100R.
  21. Мурзин, С.П. Формирование нанопористых структур металлических материалов циклическим упруго-пласти­ческим деформированием при лазерном воздействии / С.П. Мурзин, В.И. Трегуб, Е.Л. Осетров, А.М. Ники­форов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2010. – Т. 12, № 4. – С. 182-185.
  22. Мурзин, С.П. Исследование механизмов формирования нанопористой структуры в многокомпонентной латуни при термоциклировании лазерным воздействием / С.П. Мурзин // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2012. – Т. 14, № 4-1. – С. 270-274.
  23. Мурзин, С.П. Термоциклирование импульсно-периоди­ческим лазерным воздействием для формирования нанопористой структуры в металлическом материале / С.П. Мурзин, В.И. Трегуб, Е.В. Шокова, Н.В. Трегуб // Компьютерная оптика. – 2013. – Т. 37, № 1. – С. 99-104.
  24. Koh, K.A. Porous coordination copolymer with over 5000 m2/g BET surface area / K.A. Koh, A.G. Wong-Foy, A.J. Matzger // Journal of the American chemical society. – 2009. – Vol. 131, N 12. – P. 4184-4185.
  25. LIA handbook of laser materials processing / edited by J.F. Ready. – Orlando: Laser institute of America. Magnolia publishing, Inc., 2001. – 715 р.

© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20