本发明涉及金属材料表面改性领域，具体为一种基于激光诱导金属表面周期性氧化的材料润湿特性调控方法。
背景技术：
1、改变固体材料表面的润湿特性是界面工程中的重要研究课题，在工业、农业和人们的日常生活中有着十分广阔的应用前景。润湿特性作为固体材料表面的重要性质之一，主要有两个决定因素：材料本身的表面能和材料表面的几何结构形貌。
2、传统的改变材料表面润湿特性的方法有很多，一般可以分为化学改性和物理改性，具体有：(1)光化学改性，它是一种利用光化学反应来改变材料性质的方法，在光化学改性中，光能被吸收并转化为激发态的能量，这些激发态可以导致材料分子之间的键断裂、键形成或其他化学反应，从而改变材料的化学组成、分子结构、物理性质和表面特性。例如利用二苯甲酮衍生物的光化学性质改性材料表面，可实现油水混合物的快速分离(例如liling jing,pengfeiyang.photochemical-initiated hydrophobic surfacemodification by benzophenone derivatives and its application on oil-waterseparation.applied surface science,2023-01-15,155125)。(2)物理气相沉积，是指通过物理手段将固态材料转化为蒸汽或离子态，并沉积在基底上。例如在玻璃表面上沉积一层氟聚合物薄膜，可以显著降低其表面能，使其呈现良好的防水性和自清洁效果(例如s.m.rossnagel.thin film deposition with physical vapor deposition and relatedtechnologies.journal ofvacuum science and technologya,2003-09-02,1600450)。(3)化学气相沉积，是指通过在气相中使反应气体发生化学反应，生成固态产物并沉积在基底上。例如在金属表面上进行硅烷化修饰，可以通过引入含有硅的有机前驱体形成覆盖层，从而提高其疏水性(例如stephen m.gates.surface chemistry in the chemical vapordeposition of electronic materials.american chemical society,1996-06-20,1519-1532)。(4)离子注入，是指将离子束注入到物体表面或体内，以改变材料的物理、化学和电学性质。例如在聚合物材料上进行氮气注入，可以使材料变得更疏水(例如longxing chi,nabil bassim.ag thin film dewetting prevention by ion implantation.advancedmaterials interfaces,2019-06-07,1900108)。(5)涂层法，是一种常用的表面改性技术，通过在材料表面覆盖一层薄膜或涂层来实现不同的表面功能和性能。例如，在玻璃表面涂布二氧化硅纳米颗粒，可实现高度亲水的效果(例如john t simpson,scott rhunter,tolga aytug.superhydrophobic materials and coatings:a review.reports onprogress in physics,2015-07-16,086501)。
3、这些改变材料表面润湿特性传统方法的主要缺点有：(1)化学改性会对环境造成污染。(2)传统的表面改性技术会对材料的其他区域产生影响。(3)离子注入改性法设备昂贵，操作复杂。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提出一种基于激光诱导金属表面周期性氧化的材料润湿特性调控方法。
2、实现本发明目的的技术方案为：一种基于激光诱导金属表面周期性氧化的材料润湿特性调控方法，包括：
3、在金属表面构建不同粗糙度的周期性金属氧化物结构；
4、建立金属表面与水分子接触的分子润湿模型，模拟得出不同粗糙度的周期性金属氧化物结构与表面润湿特性的关系；
5、确定目标所需润湿特性对应的粗糙度的周期性金属氧化物结构，并在金属表面构建相应的周期性金属氧化物结构。
6、优选地，在金属表面构建不同粗糙度的周期性金属氧化物结构的具体方法为：
7、使用激光照射金属表面，在金属表面烧蚀阈值强度设定范围的区域形成周期性氧化结构。
8、优选地，所述激光为线偏振光。
9、优选地，周期性金属氧化物结构的粗糙度由金属表面横截面轮廓波谷区区宽、轮廓算术平均偏差以及轮廓波峰区区宽确定。
10、优选地，对于轮廓波谷区区宽cl是指指在取样长度内，含有一个轮廓谷的一段中线长度的平均值，表示为：
11、
12、其中，x(li)表示每段中线的长度，k表示在取样长度内含有一个轮廓谷的一段中线的数量。
13、优选地，对于轮廓算术平均偏差ra是指在取样长度内，轮廓上各点至中线距离绝对值的平均算术偏差，表示为：
14、
15、其中，z(xi)表示轮廓上各点至中线的距离，n表示轮廓上各点的数量。
16、优选地，对于轮廓波峰区区宽cr是指在取样长度内，含有一个轮廓峰的一段中线长度的平均值，表示为：
17、
18、其中，x(si)表示每段中线的长度，m表示在取样长度内含有一个轮廓峰的一段中线的数量。
19、本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明对激光加工的环境要求宽容，无需保护气体；2)本发明所使用的方法成本较低，操作简单；3)本发明所使用的方法对材料本身没有特殊要求，在常温下就可以实现材料表面润湿特性的改变；4)本发明可以调控氧化结构的深宽比，可以满足不同表面润湿特性的需求。
1.一种基于激光诱导金属表面周期性氧化的材料润湿特性调控方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于激光诱导金属表面周期性氧化的材料润湿特性调控方法，其特征在于，在金属表面构建不同粗糙度的周期性金属氧化物结构的具体方法为：
3.根据权利要求2所述的基于激光诱导金属表面周期性氧化的材料润湿特性调控方法，其特征在于，所述激光为线偏振光。
4.根据权利要求1所述的基于激光诱导金属表面周期性氧化的材料润湿特性调控方法，其特征在于，周期性金属氧化物结构的粗糙度由金属表面横截面轮廓波谷区区宽、轮廓算术平均偏差以及轮廓波峰区区宽确定。
5.根据权利要求4所述的基于激光诱导金属表面周期性氧化的材料润湿特性调控方法，其特征在于，轮廓波谷区区宽cl是指指在取样长度内，含有一个轮廓谷的一段中线长度的平均值，表示为：
6.根据权利要求4所述的基于激光诱导金属表面周期性氧化的材料润湿特性调控方法，其特征在于，轮廓算术平均偏差ra是指在取样长度内，轮廓上各点至中线距离绝对值的平均算术偏差，表示为：
7.根据权利要求4所述的基于激光诱导金属表面周期性氧化的材料润湿特性调控方法，其特征在于，对于轮廓波峰区区宽cr是指在取样长度内，含有一个轮廓峰的一段中线长度的平均值，表示为：
8.根据权利要求1所述的基于激光诱导金属表面周期性氧化的材料润湿特性调控方法，其特征在于，所述金属材料为cu、ti、al、ni、不锈钢中的任一种。
