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土木学院力学系教师揭示超快激光诱使纳米薄膜“非热”断裂现象及其力学机制

发布者:王琳         发布时间:2017-08-25 09:06         浏览次数:

飞秒激光精密微加工技术是处理微纳尺度结构(诸如金属薄膜、金属丝等)的有效手段,已被广泛用于各种微纳电子器件和结构的加工。我院力学系熊启林老师及合作者采用全原子模拟方法,研究了飞秒激光下不同晶向铜纳米膜的超快热机响应及非热断裂行为。研究结果显示:对于某些晶向的纳米膜,飞秒激光可在固液界面诱发出大量的结构缺陷,但在某个晶向则不会引起结构缺陷。有趣的是,在非受热面(温度远低于熔化温度)均有裂纹萌生,从而诱发“非热”断裂现象。这一非热断裂现象的发现及其内在力学机制的阐释,为超快激光“冷加工”技术的应用提供了一定的理论基础(超快激光“冷加工”技术,其本质就是在结构未来得及融化前将其去除,即非热去除;20167月在Nature期刊上的研究报道已从实验上证明了激光“冷加工”技术的可行性)。

这项研究成果于823日在线发表在Nature旗下期刊《Scientific Reports》(科学报道)上,题为《Effect of Crystal Orientation on Femtosecond Laser-Induced Thermomechanical Responses and Spallation Behaviors of Copper Films[Scientific Reports (2017)]。华中科技大学是该文的第一署名单位,熊启林老师、李振环老师分别为第一和第二作者,校外合作者是京都大学的Takayuki kitamura教授。

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论文第一作者简介:熊启林老师于20151月加入我院力学系,主要从事超快热力耦合及纳米力学相关方面的研究;入职以来,已在PCCP, Proceeding A等力学物理期刊上发表第一作者及通讯作者SCI论文20余篇,其中影响因子大于2.0的有10余篇。

原文链接:www.nature.com/articles/s41598-017-09559-6

引用文献链接:http://www.nature.com/nature/journal/v537/n7618/full/nature18619.html