本项成果提供了在材料表面形成微纳米结构的超快激光直写制备、复合制备的核心技术，能够实现多种金属材料表面、多种拓扑形式和几何尺度的表面微纳米特征结构的可控制备，实现超宽谱带优异抗反射性能。具有如下特点：

广泛的材料适用性，可使铜、铝、钛、钢等多种金属材料表面的反射率大幅降低，如在紫外-近红外（200 nm~2500 μm）范围内，其半球反射率分别降至5%、10%、5%、5%以下；

超宽的波谱有效性，在紫外-远红外（200 nm~300 μm）的入射波长范围内，都可实现显著的抗反射性能，如所制备的铜表面微纳米结构在UV-VIS、UV-NIR、UV-MIR、UV-FIR波谱区的平均半球反射率可分别降至1.7%、4.1%、5.4%、8.2%；

超宽的角谱有效性，在0~60º的入射角范围内，都可实现显著的抗反射性能，如所制备的铜表面微纳米结构在200~800 nm波谱范围内的镜面反射率始终低于0.1%；

超高的吸收率/超低的反射率/超强的光热转化效率，超快激光直接制备的金属表面微纳米结构在紫外-近红外范围内可实现0.29%的极低半球反射率，超快激光复合制备的“宏-微-纳-纳米线”金属-氧化物多级结构在中红外范围内可实现0.6%的极低半球反射率，在太阳光辐照下金属表面超宽光谱高效吸收微纳米结构可实现60%以上的整体光热转化效率；

超强的耐久性和良好的稳定性，所制备的金属表面超宽光谱高效吸收微纳米结构样品交由国家标准检测机构，即国家太阳能热水器质量监督检验中心（北京），进行了光学吸收及抗老化性能测试，在热老化（250℃保温200h）、氙灯老化（氙灯辐照24h）、以及盐雾老化（NaCl溶液喷淋24h）三种测试条件下，所制备的微纳米结构均保持稳定，没有出现性能的减弱和衰退。

超快激光制备的黑色金属及其在紫外-可见-近红外波段的反射光谱(a)“黑”铜，(b)“黑”铝，(c)“黑”钛，(d)“黑”钢

同时，由于采用了新一代高功率高频率工业级超快激光系统作为加工工具，因此上述超宽光谱高效吸收表面的制备技术还具备以下几方面的工艺优势：

可柔性、非接触加工，从而可对任意外形的金属表面进行抗反射处理；

可设计、图案化加工，从而可对金属表面的任意图案化区域进行特定抗反射处理；

可大面积、连续、稳定、高重复性加工，从而可进行连续24小时的规模化处理；

无须添加任何试剂，无须任何化学反应，环境友好。

“黑”铜表面的吸光及光热转化性能

02.应用前景

材料表面的光学抗反射与吸收性能，在太阳能高效吸收和利用、光电子产品、辐射传热设备、生物光学器件、红外传感和成像、军事隐身、以及机载/星载设备等诸多领域均具有广阔的应用前景。已为航天科技集团、电子科技集团、德国ARRI公司、荷兰ASML公司等制备样品，经国家太阳能热水器质量监督检验中心检测，抗反性能优异，性能指标稳定可靠。

03.知识产权

相关成果已申请国家发明专利2项。

04.团队介绍

团队的主要研究方向为激光微纳制造，激光增材制造与激光表面工程等。近年来承担承担国家重点研发计划、973、国家自然基金重大国际合作项目、重点项目、面上项目及企业合作项目等40余项，多项研究成果在企业成功应用。负责人为长聘教授、博士生导师，美国激光学会候任主席，任国际光电子与激光工程学会（IAPLE）前主席，出版学术著作3部，发表论文300余篇，申请专利25项。

05.合作方式

专利许可。

06.联系方式

电话：010-62792574,，62772993

邮箱：lijiaoli2016@tsinghua.edu.cn

成果编号：0086