材料的表面對(duì)其功能具有巨大的影響。如果外表面的性質(zhì)發(fā)生改變，可能會(huì)擴(kuò)大材料的應(yīng)用范圍。這正是Friedrich Schiller大學(xué)（德國）的材料科學(xué)家們研究如何使用激光技術(shù)調(diào)整不同材料表面的原因。他們主要關(guān)注點(diǎn)在于激光誘導(dǎo)產(chǎn)生周期性表面結(jié)構(gòu)，也稱為L(zhǎng)IPSS。LIPSS是極其微小的結(jié)構(gòu)。他們?cè)趪H知名頂級(jí)期刊Carbon上報(bào)道了在這領(lǐng)域中所取得的成就。

耶拿大學(xué)Otto Schott材料研究所的Stephan Gräf博士解釋道：“當(dāng)用飛秒激光器（一種具有極短而強(qiáng)的光脈沖的激光器）照射表面時(shí)，在激光束照射表面的點(diǎn)處會(huì)形成一種特征結(jié)構(gòu)，而正是在這個(gè)焦點(diǎn)處的干擾作用產(chǎn)生了LIPSS。”因?yàn)槠胀ǖ募す馐荒芫劢沟剿枰哪敲葱?，所以這些特征結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)小于使用正常激光技術(shù)所能達(dá)到的結(jié)構(gòu)。除其他參數(shù)外，結(jié)構(gòu)的大小還取決于所使用的激光強(qiáng)度和激光波長(zhǎng)。在對(duì)激光束參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)調(diào)整的基礎(chǔ)上，幾乎可以“量身定做”所需的結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)還可以利用激光束掃描整個(gè)表面來獲取大面積的周期性圖案。

目前在強(qiáng)彎曲面上的應(yīng)用
一般來說，這種方法適用于多種不同的材料。然而到目前為止它還只能應(yīng)用于平面上。但現(xiàn)在耶拿材料學(xué)家成功地制備出了具有激光誘導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的強(qiáng)彎曲面。Gräf博士說道：“我們已經(jīng)在大約10微米的薄碳纖維表面上制備出了直徑并不比結(jié)構(gòu)本身大的LIPSS。此外，我們還能疊加不同類型的結(jié)構(gòu)從而分層次地形成表面。”

目前的這些發(fā)現(xiàn)將為實(shí)際應(yīng)用提供全新的可能性。例如，可以將碳纖維嵌入到其他材料中（比如某些聚合物）用來制備復(fù)合材料，再利用化學(xué)處理的方式來提高復(fù)合材料的強(qiáng)度。利用LIPSS可以準(zhǔn)確改變它們的表面形貌，這樣就可以在聚合物和嵌入的纖維之間進(jìn)行錨定。

更耐用的材料
此外，該結(jié)構(gòu)還可用作光學(xué)衍射光柵。它能讓光在表面上的反射和吸收行為能夠以一種特定的方式發(fā)生改變，同理也適用于光的衍射行為。而且基于所謂的“結(jié)構(gòu)色”理念，以后可以有選擇性地設(shè)計(jì)表面的顏色。因此，激光誘導(dǎo)的周期性表面結(jié)構(gòu)越來越受到光學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)注。

耶拿大學(xué)的材料學(xué)家Gräf博士還說道：“通過改變表面形貌可以減少摩擦系數(shù)，從而防止磨損。比如可以用這種方式開發(fā)更耐用的醫(yī)用植入物。”此外，可以通過這種方式改變材料的潤濕性，因此可以設(shè)計(jì)成更具疏水性或親水性的材料。