Fabrication of durable superhydrophilic silicon surfaces using nanosecond laser pulses

超亲水性 材料科学 纳秒 微尺度化学 制作 纳米技术 光电子学 纳米- 混合硅激光器 激光器 光学 接触角 复合材料 数学教育 数学 医学 物理 替代医学 病理
作者
Nancy Verma,K. K. Anoop,Priya Dominic,Reji Philip
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:128 (13) 被引量:11
标识
DOI:10.1063/5.0018464
摘要

In this work, we report the fabrication and characterization of large area micro-/nano-textured silicon surfaces using laser pulses of nanoseconds duration. An area of 6×6mm2 has been textured by the parallel line scanning method to create hierarchical structures, consisting of microscale channels and self-organized surface nano-capillaries decorated with randomly distributed silicon nanoparticles. The combination of micro-channels and nano-capillaries results in a superhydrophilic silicon surface, with the contact angle reduced substantially from about 80° to nearly 5°. In contrast to most of the reports given in the literature, the superhydrophilicity of the surface remains stable without a shift to hydrophobicity, even after exposure to the atmosphere for about three months. Thus, long-lasting and durable superhydrophilic silicon has been obtained by using maskless, compact, and cost-effective nanosecond laser writing, without the need to employ any chemical post-processing. Potential applications of these surfaces include heat exchangers, biosensors, cell adhesives, and self-cleaning solar cells.
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