Page 84 - 优秀学员达人录

上海市青少年科学创新实践工作站

达人 夏斯展
中国科学院上海光学精密机械研究所物理学实践工作站
上海市嘉定区第一中学
科创格言：无限的想象与坚定的信念，使科技
创新超越梦想

激光绘画！探究飞秒激光与金属表面的相互作用
通过探索未知事物获得乐趣
激光绘画！探究飞秒激光与金属表面的相互作用 通过探索未知事物获得乐趣
我研究的课题是“飞秒激光与金属表面的相互作用”，通过改变 在实践过程中我最主要的体会就是在尝试中学习，对未知事物进
激光强度，直写速度，扫描间距等系列参数实现对金属着色的控制， 行探索而获得乐趣。通过工作站的学习，我不仅学到了许多书本上
然后利用已经调节好的参数设计各种几何图形，并绘制简单的彩色 没有的知识，还结交了许多朋友，在团队合作中也感受到同伴之间
图案。 的信任，这些都是我所收获的。
激光诱导金属表面着色技术是通过激光作用在金属表面，改变金 在上海光机所物理学实践工作站的学习中，虽然所学到的知识和
属表面的物质和结构而呈现出各种颜色。相比传统着色工艺，这种 学校里学校里的截然不同，但事实上对我的学科学习起到了巨大的
激光表面处理技术具有工序简单、加工精度高、易实现自动化、环 帮助。比如在调节数据获取参数和制作图案的过程中，耗费了我们
保等优势，受到了研究者和市场的高度关注。目前，使用激光可以 大量的时间与精力，但也培养了我们的耐心与坚持不懈的意志，这
在不锈钢、钛、铝等金属表面实现不同彩色标记，彩色效果与激光 使我在以后的日子里，无论是学什么，都会定下心来，努力尝试，
种类、工艺参数、加工的材料有关。现行使用纳秒级脉冲激光和飞 不会轻言放弃，正所谓“锲而不舍，金石可镂”。此外，工作站的
秒级脉冲激光对金属着色效果最佳，技术较为成熟。 学习也培养了我的学习能力，因为在我初次来到工作站时，其实对
之所以会研究这样的一个课题，很大程度上在于导师的建议，导 激光的许多问题一窍不通，但工作站并没有组织许多课程引导我们
师向我提供了这个课题，此外，我本身对这个激光绘画十分感兴趣， 学习，而是直接让我们到激光的公司企业里跟着员工一起研究，这
尤其是金属上闪烁迷离的颜色，我也为此做了不少调查。 一开始有点令我难以置信，我从未尝试过这样的学习方法，但在员
主要采用的方法是使用飞秒激光辐照金属表面，采用控制变量 工的帮助下，我渐渐对机器得心应手，最后完成了我原先难以想象
法，改变激光工艺参数。而研究的步骤为 的目标。
（1) 分别使用纳秒脉冲激光和飞秒脉冲激光辐照金属表面，采 今后我肯定会继续进行对激光的研究，我会参加一些有关创新的
用控制变量法，改变激光工艺参数，如能量密度（功率）、扫描速度、 比赛，运用我所掌握的激光知识来进行创新，此外，我也会依照自
扫描间距、偏震等，来诱导金属表面形成各种颜色，进而探究不同 己的兴趣，对隐形飞机、隐形衣等激光技术所制作的产品进行研究，
的激光工艺参数对金属表面着色的影响。 利用多余的时间进行合理的规划。
（2) 使用飞秒脉冲激光辐照不同成分或牌号的金属表面，采用 最后，我想对以后参加科创的同学说，只要抱着积极向上的态度
控制变量法，如使用 304 不锈钢或 201 不锈钢及铝合金等，来诱 和永不言弃的精神，成功就近在咫尺，加油吧，享受科创的过程。
导金属表面形成各种颜色，进而探究不同的金属材料成分对激光诱
导着色的影响。
（3) 使用能谱仪等测试仪器，对金属着色前后表面成分或结构
的变化进行分析，建立激光参数和成分以及表面颜色之间的对应关
系。
（4) 使用计算机编程技术实现在金属表面特定图案的着色。
研究时的困难主要有不同角度会出现不同颜色，操作精密度高，
操作困难。

深入思考，具备了一定的科学素养
深入思考，具备了一定的科学素养
该学生利用飞秒激光对金属表面进行着色实验，研究了实验参数对着色效果。能掌握相应的科学知识，对研究的内容有深入思考，调研
充分；对相关物理过程有一定的理解，有对比，有探索，克服了一些研究中遇到的困难，具备了一定的科学素养。
——指导老师：中国科学院上海光学精密机械研究员 廖洋

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