一种木材表面诱导釉层的方法

1.本发明涉及木材加工领域，具体为一种木材表面诱导釉层的方法。


背景技术：

2.木材除了可以通过机械加工外，还可以通过激光进行快速的木材表面改性。通过激光可以实现木材表面精细加工，增强木材表面辐射吸收。还可以实现木材碳化，直接用于电子设备的应用。基于木材制作的器件具有低成本、环保和对人体无害的优点，同时激光加工具有高效和无污染的优点。因此通过激光加工得到的多功能木材十分符合现今可持续发展和节约能源的主题，并得到了广泛的关注。
3.目前使用激光对木材加工主要使用到的激光包括连续激光和脉冲激光。连续激光由于功率较大无法实现木材表面的精细加工，常用于木材的切割。脉冲激光包括纳秒激光、皮秒激光和飞秒激光。脉冲激光具有瞬时功率高，作用时间短的特点，可以在木材表面实现尺寸在微米级别的精细加工同时诱导出纳米结构。上述激光中飞秒激光的性能最佳，具有极高的瞬时功率可以达到木材无损的加工效果。飞秒激光用于加工多功能木材具有更广阔的应用场景。
4.研究表明，飞秒激光在木材表面诱导出微纳米小球及多孔结构，增强对水的吸收。这是由于木材的纤维和木质素在飞秒激光的极高功率下出现融化。另一方面飞秒激光可以实现木材一步向石墨烯转化，并用于电子器件的使用。这是因为木质素中的芳香分子，可能在飞秒激光的作用下断裂形成石墨烯。由此可以看出，飞秒激光可以加工出不同功能的木材，并且可以应用于生物、电子器件、太阳能光伏和海水淡化等领域，为此我们提出了一种木材表面诱导釉层的方法。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种木材表面诱导釉层的方法，解决了上述的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：一种木材表面诱导釉层的方法，包括以下步骤：
9.s1：对木材进行70℃干燥脱水48小时；
10.s2：利用激光对木材进行加工，设置的加工参数：加工功率：0.4w；
11.s3：设置三维电动可调透镜移动参数并开始加工，设置的加工参数：扫描速度为35mm/s，扫描间距为0.02mm，加工区域大小为10mm
×
10mm。
12.优选的，所述s1的具体内容如下：将木材置于70℃的鼓风干燥箱中进行48小时的干燥脱水处理。
13.优选的，所述s2的具体内容为：
14.s1：将干燥后的木材放置在飞秒激光微纳加工平台上；
15.s2：将激光引到位移平台上方，并且使激光聚焦木材表面。
16.(三)有益效果
17.与现有技术相比，本发明提供了一种木材表面诱导釉层的方法，具备以下有益效果：
18.1、该木材表面诱导釉层的方法，可以在飞秒激光下一步成型，无需再进行任何处理。
19.2、该木材表面诱导釉层的方法，在制备过程中无毒无害，环境友好。
20.3、该木材表面诱导釉层的方法，飞秒激光可制备较大面积的表面，可匹配大面积制备的要求。
21.4、该木材表面诱导釉层的方法，釉层表面有较好的疏水特性，并增强了木材对水的吸收能力。
附图说明
22.图1为本发明的流程示意图；
23.图2为飞秒激光处理后木材表面釉层光学显微镜示意图；
24.图3为釉层表面周期性结构1000倍示意图；
25.图4为釉层和木材在90秒内对5微升水的吸收情况示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.请参阅图1-4，一种木材表面诱导釉层的方法，包括以下内容：
28.对桧木木材进行70℃的干燥脱水处理，后直接使用飞秒激光在焦平面处对木材加工。在中心波长为355nm，重复频率为500khz的飞秒激光的聚焦作用下在木材表面形成的短暂局部高温高压区间，木材释出树脂和矿物质的同时，由于高温高压的区间非常短两者瞬间混合冷却形成从而出现釉层的现象。在木材表面得到了釉层与木材蜂窝纤维组成的嵌套微纳米结构。釉层表面具有疏水特性，釉层下面的蜂窝状结构增强了木材吸收水的能力。这是一种全新的木材表面改性制备方法。仅当飞秒激光的功率为0.2w
–
0.8w，扫描速度为20mm/s
–
35mm/s时才能在木材表面诱导出这种特殊的釉层结构。
29.表1飞秒激光加工后木材表面接触角对比
[0030][0031]
如表1所示，飞秒激光加工后的木材表面形成的釉层水接触角达到128
°
，从原木材表面亲水特性转换为疏水特性，这是因为飞秒激光导致釉层表面亲水官能团减弱导致。如图3所示，在0.4w功率的飞秒激光处理下，釉层表面表现出接触角疏水性转换现象。显而易见的是相比于原木材表面水接触角为87
°
，釉层的水接触角达到了128
°
。用时在90秒内，釉层对5微升的水滴完全吸收，而原木材对水滴的吸收则十分缓慢。
[0032]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种木材表面诱导釉层的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：对木材进行70℃干燥脱水48小时；s2：利用激光对木材进行加工，设置的加工参数：加工功率：0.4w；s3：设置三维电动可调透镜移动参数并开始加工，设置的加工参数：扫描速度为35mm/s，扫描间距为0.02mm，加工区域大小为10mm
×
10mm。2.根据权利要求1所述的一种木材表面诱导釉层的方法，其特征在于：所述s1的具体内容如下：将木材置于70℃的鼓风干燥箱中进行48小时的干燥脱水处理。3.根据权利要求1所述的一种木材表面诱导釉层的方法，其特征在于：所述s2的具体内容为：s1：将干燥后的木材放置在飞秒激光微纳加工平台上；s2：将激光引到位移平台上方，并且使激光聚焦木材表面。

技术总结
本发明涉及木材加工领域，且公开了一种木材表面诱导釉层的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对木材进行70℃干燥脱水48小时；S2：利用激光对木材进行加工，设置的加工参数：加工功率：0.4W；S3：设置三维电动可调透镜移动参数并开始加工，设置的加工参数：扫描速度为35mm/s，扫描间距为0.02mm，加工区域大小为10mm


技术研发人员：张成云 刘海文 胡琦 郭浩民 吴润民
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：2022.11.09
技术公布日：2023/2/3