連續(xù)激光輻照下的TiO2薄膜熱傳導(dǎo)性質(zhì)

編號：CYYJ02172

篇名：連續(xù)激光輻照下的TiO2薄膜熱傳導(dǎo)性質(zhì)

作者：李代林 楊丹 崔紀琨 王寧 朱化鳳

關(guān)鍵詞： 連續(xù)激光 二氧化鈦薄膜 傳熱規(guī)律

機構(gòu)： 中國石油大學(xué)（華東）理學(xué)院

摘要： 熱傳導(dǎo)規(guī)律的研究在激光誘導(dǎo)薄膜材料改性等應(yīng)用中有著重要的作用,本文針對二氧化碳激光器輻照下的二氧化鈦(TiO2)薄膜表面的熱效應(yīng)進行了理論仿真和實驗研究。首先,對具有粗糙上表面的TiO2薄膜,利用有限元法構(gòu)建了連續(xù)激光作用下的TiO2薄膜的立體模型并得到了其三維溫度場分布。然后使用CO2激光器進行輻照實驗,分析了輻照時間和功率等參數(shù)對TiO2薄膜形貌、晶相以及顏色的影響。仿真表明,連續(xù)激光輻照下TiO2薄膜的瞬態(tài)溫度場呈高斯分布,且與激光功率、光斑半徑、輻照時間等因素有關(guān)。當表面溫度小于分解溫度時,薄膜上表面最大平均溫度與激光功率滿足線性關(guān)系,與光斑半徑滿足ExpAssoc非線性關(guān)系。實驗結(jié)果表明,激光輻照引起TiO2薄膜材料表面粗糙度降低且顏色變化。激光功率過小或輻照時間過短會導(dǎo)致有效作用面積小且不均勻,反之會產(chǎn)生熱形變。結(jié)合仿真和實驗可知使用功率為6 W,半徑為3 mm的連續(xù)激光輻照TiO2薄膜10 s時取得的處理效果最優(yōu)。