(19)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局(10)申請(qǐng)公布號(hào)CN120205985A(71)申請(qǐng)人蘇州星祥益精密制造有限公司地址215500江蘇省蘇州市常熟市尚湖鎮(zhèn)永誠(chéng)路18號(hào)廠房?jī)?nèi)張國(guó)棟(74)專利代理機(jī)構(gòu)上海嘉藍(lán)專利代理事務(wù)所(普通合伙)31407專利代理師金波B23K26/082(2014.01)(54)發(fā)明名稱一種飛秒激光原位誘導(dǎo)碳化的復(fù)合材料表面阻值調(diào)控方法本發(fā)明公開一種飛秒激光原位誘導(dǎo)碳化的復(fù)合材料表面阻值調(diào)控方法，該方法包括：將玻纖復(fù)合材料用無水乙醇清洗晾干，放置在三維自由移動(dòng)平移臺(tái)上；將繪制好的CAD激光掃描路徑圖案通過計(jì)算機(jī)導(dǎo)入振鏡掃描系統(tǒng)；調(diào)整三維自由移動(dòng)平移臺(tái)與振鏡系統(tǒng)中場(chǎng)鏡的距離以找到激光焦點(diǎn)；通過計(jì)算機(jī)設(shè)置飛秒激光器的重復(fù)頻率以及掃描速度；控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)改變衰減片的角度，在不超過引起纖維斷裂的最大激光功率范圍內(nèi)進(jìn)行精確細(xì)微的調(diào)控；按照上述步驟設(shè)置好參數(shù)，通過設(shè)定的程序在玻纖復(fù)合材料表面加工導(dǎo)入的圖案。該方法通過精確控制飛秒激光參數(shù)，可調(diào)。21.一種飛秒激光原位誘導(dǎo)碳化的復(fù)合材料表面阻值調(diào)控方法，其特征在于，該方法包在超凈環(huán)境中，使用搭建好的飛秒激光原位誘導(dǎo)碳化加工系統(tǒng)；將玻纖復(fù)合材料用無水乙醇清洗晾干，放置在三維自由移動(dòng)平移臺(tái)上；將繪制好的CAD激光掃描路徑圖案通過計(jì)算機(jī)導(dǎo)入振鏡掃描系統(tǒng)；在光路系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)反射鏡組的位置和角度，確保輸出到振鏡的光路為準(zhǔn)直狀態(tài)；調(diào)整三維自由移動(dòng)平移臺(tái)與振鏡系統(tǒng)中場(chǎng)鏡的距離以找到激光焦點(diǎn)；通過計(jì)算機(jī)設(shè)置飛秒激光器的重復(fù)頻率以及振鏡掃描系統(tǒng)的掃描速度；通過計(jì)算機(jī)控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)改變衰減片的角度，在不超過引起纖維斷裂的最大激光功率范圍內(nèi)進(jìn)行精確細(xì)微的調(diào)控；按照上述步驟設(shè)置好參數(shù)，通過計(jì)算機(jī)設(shè)定的程序按照導(dǎo)入的CAD激光掃描路徑圖案在玻纖復(fù)合材料表面進(jìn)行誘導(dǎo)碳化，生成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，且其阻值隨著激光功率的增加而減小，實(shí)現(xiàn)了不同阻值導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的可控制備。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛秒激光原位誘導(dǎo)碳化的復(fù)合材料表面阻值調(diào)控方法，其特征在于，所述飛秒激光原位誘導(dǎo)碳化加工系統(tǒng)包括：飛秒激光器、光路系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)、三維自由移動(dòng)平移臺(tái)以及計(jì)算機(jī)，飛秒激光器采用的是半導(dǎo)體泵浦的光纖飛秒激光器；光路系統(tǒng)包括反射鏡組和激光衰減器，用于對(duì)激光在光路中的傳播路徑以及激光功率進(jìn)行精確調(diào)控；振鏡掃描系統(tǒng)包括振鏡和場(chǎng)鏡，用于將調(diào)制后的激光聚焦到三維自由移動(dòng)平移臺(tái)上，并快速掃描；三維自由移動(dòng)平移臺(tái)，用于通過計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)樣品任意位置的移動(dòng)；計(jì)算機(jī)，用于設(shè)置飛秒激光器的重復(fù)頻率和振鏡掃描系統(tǒng)的掃描速度，控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和三維自由移動(dòng)平移臺(tái)沿Z軸移動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛秒激光原位誘導(dǎo)碳化的復(fù)合材料表面阻值調(diào)控方法，其特征在于，所述激光衰減器包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)和衰減片，用于輔助調(diào)節(jié)入射到振鏡中飛秒激光的功率。3技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及玻纖復(fù)合材料導(dǎo)電領(lǐng)域，尤其是一種飛秒激光原位誘導(dǎo)碳化的復(fù)合材料表面阻值調(diào)控方法。背景技術(shù)[0002]在現(xiàn)代電子設(shè)備中，電磁干擾(EMI)和電磁輻射問題日益嚴(yán)重。通過在復(fù)合材料表面制作具有特定形狀和尺寸的導(dǎo)電圖案，可以形成有效的電磁屏蔽結(jié)構(gòu)，能夠反射和吸收電磁波，減少電磁干擾對(duì)設(shè)備內(nèi)部電路的影響，同時(shí)也能防止設(shè)備向外輻射電磁波，保護(hù)周圍環(huán)境和其他設(shè)備的正常運(yùn)行。對(duì)復(fù)合材料表面導(dǎo)電圖案化憑借其可定制的功能設(shè)計(jì)，成為電磁屏蔽、智能蒙皮傳感器、柔性電子電路和航空隱身超表面等先進(jìn)器件的核心解決方計(jì)性強(qiáng)和良好的介電性能等優(yōu)勢(shì)，作為雷達(dá)罩的核心材料在航空航天、軍事國(guó)防等領(lǐng)域的雷達(dá)信號(hào)傳輸與防護(hù)中發(fā)揮著不可替代的作用。賦予復(fù)合材料表面導(dǎo)電能力具有廣闊的應(yīng)用前景，如可作為電磁屏蔽層，有效阻擋外部電磁干擾進(jìn)入飛機(jī)內(nèi)部，防止對(duì)飛機(jī)的電子設(shè)備和通信系統(tǒng)等造成影響，確保飛行控制系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，保障飛行安全；利用導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻變化等特性，集成傳感器功能。當(dāng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋、損傷等情況時(shí)，其導(dǎo)電性能會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，通過監(jiān)測(cè)這些變化可以實(shí)時(shí)獲取結(jié)構(gòu)的健康狀況，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題并進(jìn)行維護(hù)，提高飛機(jī)的可靠性和可維護(hù)性；使復(fù)合材料不僅具有承載結(jié)構(gòu)的功能，還能同時(shí)具備導(dǎo)電和電磁屏蔽等多種功能，為飛機(jī)的設(shè)計(jì)提供更多的靈活性和創(chuàng)新性。例如，可以將導(dǎo)電復(fù)合材料用于制造飛機(jī)的機(jī)翼前緣、后緣等部位，在滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)防雷擊和電磁屏蔽等功能，減少了額外安裝電磁屏蔽裝置等帶來的重量和空間增加；對(duì)于軍用飛機(jī)，導(dǎo)電復(fù)合材料可用于調(diào)整飛機(jī)表面的電磁特性，通過合理設(shè)計(jì)導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，使飛機(jī)對(duì)雷達(dá)波等電磁波的反射和散射降低，提高飛機(jī)的隱身性能，增強(qiáng)其在作戰(zhàn)中的生存能力和突當(dāng)前的國(guó)防領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。[0004]玻纖復(fù)合材料通常由絕緣的基體材料(如樹脂)和增強(qiáng)材料(玻璃纖維)組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜且多為三維交織狀態(tài)。這種結(jié)構(gòu)使得電子在材料內(nèi)部難以形成連續(xù)的導(dǎo)電通路，如何突破這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的限制，在不破壞復(fù)合材料原有力學(xué)等性能的前提下，構(gòu)建有效的導(dǎo)電通道是關(guān)鍵問題。[0005]針對(duì)這一難題，研究人員采用了多種策略來賦予復(fù)合材料具備導(dǎo)電能力，主要包括添加導(dǎo)電填料、表面涂層和表面改性等。添加導(dǎo)電材料法是將具有良好導(dǎo)電性的填料均勻分散在復(fù)合材料基體中，當(dāng)填料達(dá)到一定的含量和分布狀態(tài)時(shí)，會(huì)在復(fù)合材料內(nèi)部形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而使復(fù)合材料表面具有導(dǎo)電能力。但是，添加導(dǎo)電材料法無法精確的進(jìn)行導(dǎo)電區(qū)域圖案化定制，導(dǎo)電材料在基體中難以實(shí)現(xiàn)完全均勻分散，容易出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，導(dǎo)致導(dǎo)電性能不均勻，影響復(fù)合材料的整體性能，過量添加導(dǎo)電材料可能會(huì)降低復(fù)合材料基體的其4他性能，如韌性、耐腐蝕性等，并且會(huì)增加材料成本；表面涂層法是在復(fù)合材料表面涂覆一層具有導(dǎo)電性能的涂層，使復(fù)合材料表面獲得導(dǎo)電能力，涂層中的導(dǎo)電物質(zhì)形成連續(xù)的導(dǎo)電通路，實(shí)現(xiàn)電流的傳導(dǎo)。但是，表面涂層法制備時(shí)導(dǎo)電涂層與復(fù)合材料基體之間的結(jié)合力可能不足，在使用過程中容易出現(xiàn)涂層脫落、起皮等現(xiàn)象，影響導(dǎo)電性能和使用壽命，部分導(dǎo)電涂層在長(zhǎng)期使用過程中，可能會(huì)受到環(huán)境因素的影響，如氧化、腐蝕等，導(dǎo)致導(dǎo)電性能下降；噴涂是常見的方式，將導(dǎo)電涂料通過噴槍等設(shè)備均勻地噴涂在復(fù)合材料表面，形成導(dǎo)電涂層；化學(xué)鍍則是利用化學(xué)反應(yīng)在復(fù)合材料表面沉積金屬涂層，無需外接電源，通過還原劑使金屬離子在復(fù)合材料表面還原成金屬單質(zhì)，形成導(dǎo)電涂層。表面改性法是通過物理或化學(xué)方法對(duì)復(fù)合材料表面進(jìn)行處理，引入導(dǎo)電基團(tuán)或改變表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，從而提高表面的導(dǎo)電性。如等離子體處理可利用等離子體中的高能粒子與復(fù)合材料表面發(fā)生相互作用，使表面產(chǎn)生自由基、雙鍵等活性基團(tuán)，這些活性基團(tuán)可以與具有導(dǎo)電性的單體或聚合物發(fā)生接枝反應(yīng)，從而在表面引入導(dǎo)電成分；但是，通過表面改性法一般只能在復(fù)合材料表面較淺的深度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)改性，對(duì)于需要深層導(dǎo)電的情況可能效果不佳，許多表面改部分表面改性工藝在大規(guī)模生產(chǎn)中存在效率低、成本高、質(zhì)量控制難等問題，限制了其廣泛應(yīng)用；化學(xué)氣相沉積是利用氣態(tài)的反應(yīng)物在高溫、等離子體等條件下分解，在復(fù)合材料表面沉積一層具有導(dǎo)電性能的薄膜，如沉積碳化硅和氮化硼等導(dǎo)電薄膜；還有紫外光輻照法，通過紫外光照射使復(fù)合材料表面產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，引入導(dǎo)電基團(tuán)或引發(fā)導(dǎo)電聚合物的聚合，從而賦予表面導(dǎo)電性。此外，在復(fù)合材料表面通過特定的化學(xué)反應(yīng)或物理過程，使導(dǎo)電物質(zhì)在原位生長(zhǎng)形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，直接在復(fù)合材料表面構(gòu)建導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)也是一種賦予復(fù)合材料表面導(dǎo)電能力的方法。如在復(fù)合材料表面通過化學(xué)氣相沉積法原位生長(zhǎng)碳納米管陣列，以氣態(tài)碳源為原料，在催化劑的作用下，碳納米管在復(fù)合材料表面定向生長(zhǎng)，形成高度有序的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，可顯著提高復(fù)合材料表面的導(dǎo)電性和力學(xué)性能；但是，原位生長(zhǎng)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的方法需要失敗或?qū)щ娊Y(jié)構(gòu)性能不佳，在大面積、復(fù)雜形狀的復(fù)合材料表面實(shí)現(xiàn)均勻的原位生長(zhǎng)較為困難，可能存在生長(zhǎng)不均勻、覆蓋率低等問題；還有電化學(xué)沉積法，在含有金屬離子的電解液中，以復(fù)合材料為工作電極，通過施加一定的電壓或電流，使金屬離子在復(fù)合材料表面還原沉積，形成金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，如原位生長(zhǎng)銅、銀等金屬的樹枝狀或納米線狀結(jié)構(gòu)，提高表面導(dǎo)電性。綜上所述，這些傳統(tǒng)加工方法都存在著工藝復(fù)雜、與復(fù)合材料表面結(jié)合力差以及精度差的問題，不足以滿足大規(guī)模生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用的需求。[0006]激光加工方法：長(zhǎng)脈沖激光以激光熱效應(yīng)的高溫碳化來制備導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)脈沖激光熱效應(yīng)強(qiáng)，在其輻照下，由于復(fù)合材料的纖維基體和樹脂基體的熱導(dǎo)率不同，會(huì)引起基體燒傷、氣化等問題，嚴(yán)重?fù)p壞表面。而飛秒激光加工是一種基于超短脈沖激光的先進(jìn)制造技術(shù)，其脈沖寬度在飛秒量級(jí)(1fs=10?1?s)。與傳統(tǒng)激光加工相比，飛秒激光具有獨(dú)特的加工特點(diǎn)和顯著優(yōu)勢(shì)，能夠有效解決傳統(tǒng)策略中的諸多技術(shù)難題。飛秒激光的聚焦光斑可達(dá)到亞微米級(jí)(<1μm),實(shí)現(xiàn)高精度加工；加工無需物理接觸，避免機(jī)械應(yīng)力對(duì)材料的損傷；通過精確控制激光參數(shù)，在復(fù)合材料表面原位生成導(dǎo)電碳化層，打破絕緣壁壘實(shí)現(xiàn)有效導(dǎo)電，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電阻值的連續(xù)可調(diào)。飛秒激光原位誘導(dǎo)能在一個(gè)步驟中完成復(fù)合材料導(dǎo)電性的賦予。無需像一些其他技術(shù)那樣，需要經(jīng)過多個(gè)步驟，如先進(jìn)行某種預(yù)處理，再進(jìn)行導(dǎo)電物5質(zhì)的添加或沉積等。飛秒激光通過其高能量密度與復(fù)合材料的相互作用，直接在原位誘導(dǎo)出導(dǎo)電的石墨烯，減少了中間環(huán)節(jié)，降低了工藝復(fù)雜性和成本，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。[0007]綜上所述，激光原位誘導(dǎo)碳化是賦予復(fù)合材料導(dǎo)電能力的理想策略，然而仍然存在熱效應(yīng)導(dǎo)致的纖維斷裂、基底損傷等問題。飛秒激光具有高瞬時(shí)功率、低熱影響區(qū)加工的優(yōu)勢(shì)，然而仍處于初步探索階段，并通過飛秒激光快速掃描誘導(dǎo)復(fù)合材料碳化，賦予復(fù)合材料導(dǎo)電性并調(diào)控導(dǎo)電能力的研究尚未發(fā)表。發(fā)明內(nèi)容[0008]針對(duì)上述情況，本發(fā)明提供一種飛秒激光原位誘導(dǎo)碳化的復(fù)合材料表面阻值調(diào)控方法，通過飛秒激光誘導(dǎo)碳化技術(shù)，可在玻纖復(fù)合材料表面精確構(gòu)建微納尺度的導(dǎo)電碳化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電通路、電磁波調(diào)控能力以及抗極端環(huán)境腐蝕特性，同時(shí)保持復(fù)合材料的輕量化與結(jié)構(gòu)承載優(yōu)勢(shì)。[0010]在本發(fā)明一實(shí)施例中，提出了一種飛秒激光原位誘導(dǎo)碳化的復(fù)合材料表面阻值調(diào)[0011]在超凈環(huán)境中，使用搭建好的飛秒激光原位誘導(dǎo)碳化加工系統(tǒng)；[0012]將玻纖復(fù)合材料用無水乙醇清洗晾干，放置在三維自由移動(dòng)平移臺(tái)上；[0013]將繪制好的CAD激光掃描路徑圖案通過計(jì)算機(jī)導(dǎo)入振鏡掃描系統(tǒng)；[0014]在光路系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)反射鏡組的位置和角度，確保輸出到振鏡的光路為準(zhǔn)直狀態(tài)；[0015]調(diào)整三維自由移動(dòng)平移臺(tái)與振鏡系統(tǒng)中場(chǎng)鏡的距離以找到激光焦點(diǎn)；[0016]通過計(jì)算機(jī)設(shè)置飛秒激光器的重復(fù)頻率以及振鏡掃描系統(tǒng)的掃描速度；[0017]通過計(jì)算機(jī)控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)改變衰減片的角度，在不超過引起纖維斷裂的最大激光功率范圍內(nèi)進(jìn)行精確細(xì)微的調(diào)控；[0018]按照上述步驟設(shè)置好參數(shù)，通過計(jì)算機(jī)設(shè)定的程序按照導(dǎo)入的CAD激光掃描路徑圖案在玻纖復(fù)合材料表面進(jìn)行誘導(dǎo)碳化，生成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，且其阻值隨著激光功率的增加而減小，實(shí)現(xiàn)了不同阻值導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的可控制備。[0019]進(jìn)一步地，飛秒激光原位誘導(dǎo)碳化加工系統(tǒng)包括：飛秒激光器、光路系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)、三維自由移動(dòng)平移臺(tái)以及計(jì)算機(jī)，飛秒激光器采用的是半導(dǎo)體泵浦的光纖飛秒激光器；光路系統(tǒng)包括反射鏡組和激光衰減器，用于對(duì)激光在光路中的傳播路徑以及激光功率進(jìn)行精確調(diào)控；振鏡掃描系統(tǒng)包括振鏡和場(chǎng)鏡，用于將調(diào)制后的激光聚焦到三維自由移動(dòng)平移臺(tái)上，并快速掃描；三維自由移動(dòng)平移臺(tái)，用于通過計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)樣品任意位置的移動(dòng)；計(jì)算機(jī)，用于設(shè)置飛秒激光器的重復(fù)頻率和振鏡掃描系統(tǒng)的掃描速度，控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和三維自由移動(dòng)平移臺(tái)沿Z軸移動(dòng)。[0020]進(jìn)一步地，激光衰減器包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)和衰減片，用于輔助調(diào)節(jié)入射到振鏡中飛秒激光的功率。[0022]1、傳統(tǒng)賦予復(fù)合材料導(dǎo)電能力的方法存在導(dǎo)電填料分散不均、界面結(jié)合弱，影響性能穩(wěn)定性；環(huán)境因素(濕度、溫度)和機(jī)械損傷易導(dǎo)致導(dǎo)電性衰減；制造工藝復(fù)雜，規(guī)?；?生產(chǎn)難度大；導(dǎo)電性與力學(xué)性能難平衡等問題。通過飛秒激光原位誘導(dǎo)在不損傷纖維基體的情況下即可實(shí)現(xiàn)對(duì)樹脂基體的碳化，避免了長(zhǎng)脈沖激光由于復(fù)合材料的纖維與基體之間熱導(dǎo)率不同引起的損傷，賦予原本絕緣的復(fù)合材料導(dǎo)電能力。[0023]2、復(fù)合材料的絕緣性質(zhì)使其對(duì)導(dǎo)電相的添加或引入方式極為敏感。少量的導(dǎo)電相添加可能無法有效改變其絕緣狀態(tài)，而過多的添加又可能導(dǎo)致電阻值下降過度，難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的阻值調(diào)控。通過調(diào)節(jié)飛秒激光器的輸出功率很容易實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)碳化結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電能力，可實(shí)現(xiàn)從絕緣到目標(biāo)導(dǎo)電狀態(tài)的平穩(wěn)、精確過渡。維分布等。飛秒激光原位誘導(dǎo)技術(shù)能夠根據(jù)材料微觀結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，通過精確控制激光輸出功率，自適應(yīng)地對(duì)材料進(jìn)行導(dǎo)電性誘導(dǎo)。相比之下，像一些物理氣相沉積等方法，可能對(duì)材料的表面平整度、微觀結(jié)構(gòu)均勻性等要求較為苛刻，面對(duì)微觀結(jié)構(gòu)差異較大的復(fù)合材附圖說明[0025]圖1是本發(fā)明飛秒激光原位誘導(dǎo)碳化加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；[0026]圖中：1-飛秒激光器、2-振鏡掃描系統(tǒng)、3-三維自由移動(dòng)平移臺(tái)4-計(jì)算機(jī)、5-反射[0027]圖2是本發(fā)明不同激光輸出功率對(duì)應(yīng)不同樣品區(qū)域的示意圖；[0028]圖3是圖2中區(qū)域A的微觀形貌示意圖；[0029]圖4是本發(fā)明不同樣品區(qū)域與對(duì)應(yīng)阻值的曲線圖；[0030]圖5是本發(fā)明激光誘導(dǎo)碳化的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的拉曼光譜圖。具體實(shí)施方式[0031]下面將參考若干示例性實(shí)施方式來描述本發(fā)明的原理和精神，應(yīng)當(dāng)理解，給出這些實(shí)施方式僅僅是為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更好地理解進(jìn)而設(shè)計(jì)本發(fā)明，而并非以任何方式限制本發(fā)明的范圍。相反，提供這些實(shí)施方式是為了使本公開更加透徹和完整，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。[0032]本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，本發(fā)明的實(shí)施方式可以設(shè)計(jì)為一種結(jié)構(gòu)、設(shè)備、制備方法或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本公開可以具體設(shè)計(jì)為以下形式，即：完全的[0033]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提出了一種飛秒激光原位誘導(dǎo)碳化的復(fù)合材料表面阻值調(diào)控方法，飛秒激光原位誘導(dǎo)通過精確控制激光參數(shù)，在復(fù)合材料表面原位生成導(dǎo)電碳化層，打破絕緣壁壘實(shí)現(xiàn)有效導(dǎo)電，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電阻值的連續(xù)可調(diào)；飛秒激光原位誘導(dǎo)能在一個(gè)步驟中完成復(fù)合材料導(dǎo)電性的賦予，無需像一些其他技術(shù)那樣，需要經(jīng)過多個(gè)步驟，如先進(jìn)行某種預(yù)處理，再進(jìn)行導(dǎo)電物質(zhì)的添加或沉積等；飛秒激光通過其高能量密度與復(fù)合材料的相互作用，直接在原位誘導(dǎo)出導(dǎo)電的石墨烯，減少了中間環(huán)節(jié)，降低了工藝復(fù)雜性和成本，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。[0034]下面參考本發(fā)明的若干代表性實(shí)施方式，詳細(xì)闡釋本發(fā)明的原理和精神。[0035]本發(fā)明所采用的總體方案包括飛秒激光原位誘導(dǎo)碳化加工系統(tǒng)搭建和飛秒激光7原位誘導(dǎo)碳化的復(fù)合材料表面阻值調(diào)控方法兩部分。[0037]如圖1所示，飛秒激光原位誘導(dǎo)碳化加工系統(tǒng)包括：飛秒激光器1、光路系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)2、三維自由移動(dòng)平移臺(tái)3以及計(jì)算機(jī)4,飛秒激光器1采用的是半導(dǎo)體泵浦的光纖飛秒激光器，輸出功率達(dá)20W,中心波長(zhǎng)1030nm,重復(fù)頻率最高可達(dá)1MHz;光路系統(tǒng)包括反射鏡組5和激光衰減器6,用于對(duì)激光在光路中的傳播路徑以及激光功率進(jìn)行精確調(diào)控；激光衰減器6包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)和衰減片，用于輔助調(diào)節(jié)入射到振鏡中飛秒激光的功率；振鏡掃描系統(tǒng)2包括振鏡和場(chǎng)鏡等，用于將調(diào)制后的激光聚焦到三維自由移動(dòng)平移臺(tái)3上，并快速掃描；三維自由移動(dòng)平移臺(tái)3,用于通過計(jì)算機(jī)4控制實(shí)現(xiàn)樣品任意位置的移動(dòng)；計(jì)算機(jī)4,用于設(shè)置飛秒激光器1的重復(fù)頻率和振鏡掃描系統(tǒng)的掃描速度，控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和三維自由移動(dòng)平移臺(tái)3沿Z軸移動(dòng)。[0038]2、飛秒激光原位誘導(dǎo)碳化的復(fù)合材料表面阻值調(diào)控方法[0040](1)將玻纖復(fù)合材料(樣品)用無水乙醇清洗晾干，放置在三維自由移動(dòng)平移臺(tái)上；[0041](2)將繪制好的CAD激光掃描路徑圖案通過計(jì)算機(jī)導(dǎo)入振鏡掃描系統(tǒng)；[0042](3)調(diào)整三維自由移動(dòng)平移臺(tái)與振鏡系統(tǒng)中場(chǎng)鏡的距離以找到激光焦點(diǎn)；[0043](4)通過計(jì)算機(jī)將飛秒激光器的重復(fù)頻率設(shè)定為1000KHZ,振鏡掃描系統(tǒng)的掃描速度設(shè)定為300mm/s,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)玻纖復(fù)合材料在90%的激光功率時(shí)纖維可保持完整，如圖3所示，超過90%的功率會(huì)導(dǎo)致纖維斷裂，在無纖維斷裂現(xiàn)象出現(xiàn)的情況下，各個(gè)區(qū)域的形貌基應(yīng)圖2中A-F六個(gè)樣品區(qū)域；[0044](5)通過計(jì)算機(jī)控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)改變衰減片的角度，在不超過90%的激光功率范圍內(nèi)進(jìn)行精確細(xì)微的調(diào)控；[0045](6)按照上述步驟設(shè)置好參數(shù)，通過計(jì)算機(jī)設(shè)定的程序按照導(dǎo)入的CAD激光掃描路徑圖案在玻纖復(fù)合材料表面進(jìn)行誘導(dǎo)碳化，生成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，且其阻值隨著激光功率的增加而減小，實(shí)現(xiàn)了不同阻值導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的可控制備。[0046]為了保障加工的精度以及準(zhǔn)確性，上述加工過程均在超凈環(huán)境中進(jìn)行，加工過程[0047]通過四探針測(cè)阻儀對(duì)A-F樣品區(qū)域的電阻值進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明經(jīng)過誘導(dǎo)碳化后的樣品電阻值和激光的功率正相關(guān)，在測(cè)試所用參數(shù)中，激光功率越大電阻越低，如圖4所[0048]采用拉曼光譜對(duì)加工后的樣品進(jìn)行分析，從測(cè)試結(jié)果圖5可以看到，樣品出現(xiàn)了石墨烯獨(dú)有的光譜特征峰，分別位于約1350cm?1處的D峰、1582cm?1處的G峰和位于2700cm1處的2D峰。D峰和材料中的晶格缺陷有關(guān)；G峰是石墨碳材料中的特征拉曼峰，代表了碳-碳單鍵(C-C鍵)的震動(dòng)，通常出現(xiàn)在石墨或者石墨烯中，反映了碳原子的平面六角結(jié)構(gòu)(sp2雜化)特性；2D峰是與石墨烯層數(shù)相關(guān)的特征峰，它是由于兩個(gè)光子引發(fā)的非線性散射過程所產(chǎn)生的，2D峰的出現(xiàn)說明成功的在復(fù)合材料表面誘導(dǎo)碳化出了石墨烯。[0049]需要說明的是，盡管在上述實(shí)施例及附圖中以特定順序描述了本發(fā)明制備方法的操作，但是，這并非要求或者暗示必須按照該特定順序來執(zhí)行這些操作，或是必須執(zhí)行全部8所示的操作才能設(shè)計(jì)期望的結(jié)果。附加地或備選地，可以省略某些步驟，將多個(gè)步驟合并為一個(gè)步驟執(zhí)行，和/或?qū)⒁粋€(gè)步驟分解為多個(gè)步驟執(zhí)行。[0050]為了對(duì)上述飛秒激光原位誘導(dǎo)碳化的復(fù)合材料表面阻值調(diào)控方法進(jìn)行更為清楚的解釋，下面結(jié)合一個(gè)具體的實(shí)施例來進(jìn)行說明，然而值得注意的是該實(shí)施例僅是為了更好地說明本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明不當(dāng)?shù)南薅?。[0051]步驟1.樣品預(yù)處理[0052]選取玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料作為加工對(duì)象，首先將復(fù)材樣品切割成10cm×10cm、厚度為3mm的正方形。由于材料表面可能存在脫模劑、灰塵等污染物，采用無水乙醇(分析純)作為清洗介質(zhì)，將樣品浸沒于乙醇中超聲清洗10分鐘(超聲頻率為40kHz,功率為150W),去除表面雜質(zhì)。[0053]隨后使用去離子水將樣品表面的無水乙醇沖洗干凈。[0054]清洗后置于真空干燥箱內(nèi)，在30℃、1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下干燥2小時(shí)，確保表面無殘[0055]步驟2.激光誘導(dǎo)碳化導(dǎo)電層[0056]依次打開計(jì)算機(jī)、三維自由移動(dòng)平移臺(tái)和飛秒激光器的電源，將樣品放置在三維自由移動(dòng)平移臺(tái)上，采用水平儀檢查三維自由移動(dòng)平移臺(tái)是否水平，確保三維自由移動(dòng)平移臺(tái)水平后進(jìn)行下一步驟。[0057]檢查光路系統(tǒng)，小心地調(diào)節(jié)反射鏡組的位置和角度確保輸出到振鏡的光路為準(zhǔn)直狀態(tài)。這一步非常重要，非準(zhǔn)直入射的激光會(huì)影響加工效果，達(dá)不到預(yù)期誘導(dǎo)碳化的效果。式，然后將其導(dǎo)入到振鏡掃描系統(tǒng)的軟件中，振鏡可按照加工圖案進(jìn)行掃描。[0059]打開飛秒激光器的開關(guān)，將加工參數(shù)設(shè)定重復(fù)頻率為1000KHz、掃描速度為300mm/s、功率為72%-90%,并在計(jì)算機(jī)上調(diào)控三維自由移動(dòng)平移臺(tái)的Z軸，使焦平面和樣品的表面處于同一平面。[0061]在激光按照預(yù)設(shè)圖案掃描完成后，通過計(jì)算機(jī)控制三維自由移動(dòng)平移臺(tái)移動(dòng)即可進(jìn)行下一個(gè)區(qū)域的誘導(dǎo)加工，最后得到六種不同激光功率下的導(dǎo)電圖案。如圖3所示，圖3是功率為90%時(shí)的放大圖像，可以看到表面被碳化的同時(shí)纖維保持完好。[0062]由于不同批次或不同制備工藝的復(fù)合材料，其微觀結(jié)構(gòu)可能存在差異，如孔隙率、纖維分布不同等，因此激光引起復(fù)合材料中纖維斷裂的功率上限也不同。[0063]經(jīng)測(cè)試本案例使用的復(fù)合材料在90%的激光功率時(shí)纖維可保持完整，大于這個(gè)功率會(huì)引起纖維斷裂。對(duì)于不同批次的復(fù)合材料，只需測(cè)試出引起纖維斷裂的最大功率，在這個(gè)閾值之下進(jìn)行誘導(dǎo)加工即可實(shí)現(xiàn)不損傷纖維的情況下賦予材料導(dǎo)電能力。[0064]步驟3.表面物質(zhì)結(jié)構(gòu)和表面阻值測(cè)試[0065]將加工好的復(fù)合材料樣品從三維自由移動(dòng)平移臺(tái)小心取下，然后使用檢測(cè)設(shè)備測(cè)試其導(dǎo)電性能。本實(shí)施例四探針電阻儀對(duì)誘導(dǎo)碳化的結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試，對(duì)實(shí)施例中的6個(gè)區(qū)域進(jìn)行了測(cè)試，阻值測(cè)試結(jié)果如圖4所示，可以看到各個(gè)