前言：
近年来，激光合成技术以快速且能量集中和低消耗等独特优势而备受关注，受限于图案化和金属周期性薄膜在功能器件上的广泛潜力，科研人员逐渐将激光构建技术应用于微阵列和扫描电子显微镜以及功能玻璃等多个方面。
但是，这种类似于原子层沉积在内的技术制备的均为连续薄膜，相较于需求量较大的图案化薄膜仍需要采用掩膜版引入光刻技术，而三维打印技术恰好满足需求，可以直接将有图案的金属薄膜打印与特定的基板上。
这种微加工技术使得激光为生产环节提供了一个经济环保的新角度，并且激光加工技术可以有效满足针对各种纳米材料的合成，其原理简单来说就是利用激光辐射吸收引起光热和光化学反应导致前躯体材料进行转化或结晶现象。
扫描电子显微镜
激光构建技术与传统加工技术相比，激光辅助的优势在于可以在气体环境和液体环境中直接合成纳米材料，不但对环境要求的上限高，而且不会造成大量的能量损耗，能够更快的适应生产环节的器件制备速度，提高器件的灵活性。
在此基础上，由于紫外激光的照射作用可以大大减少制备时间并简化纳米材料的制造工艺，所以大量科研人员逐渐以激光构建技术逐步替代了传统的多步骤工艺技术，而且还研发了全新机构的构建方法，比如激光构建微纳阵列结构的功能玻璃，这种全新的制备方法更快更简便也更加具备经济性。
紫外激光加工时的温度分布图
激光技术理论
激光构建技术的基本原理是当激光照射时，原子受到辐射后其中的电子在吸收激光能量后会发生跃迁现象，主要表现为从低能跃迁至高能级别，而当其从高能级跃迁回到低能级时会发生大量的能量释放，但是这些能量中的光子会被激发且具有高度一致的光学特性。
相较于普通光源这种激光会具备更好的单色性和方向性，这一点在材料切割和焊接领域极为重要新型玻璃的资料，能够满足材料的条纹和电阻之间的变化关系，除此之外，无论是激光测距雷达还是激光清洗微纳结构等领域，激光逐渐成为了各行业不可或缺的技术。
如果按照激光作用机理来区分可将该技术分为红外激光和紫外激光两种，其中红外激光的原理是通过激光将材料表面的物质进行加热并使材料发生气化，也就是通过蒸发去除材料，这种方法也被称为热加工。
条纹与电阻的间距变化关系图
第二种紫外激光的原理是通过紫外激光直接照射材料，并通过高能量的射线直接破坏非金属材料表面的分子键，这样一来分子就会脱离物体且不会产生高热量，所以被称为冷加工。
无论是哪种方式激光微加工技术都具有生产效率高和成本低以及加工产品质量稳定的特点优势，并且具备良好的经济性和环保性，尤其是超短脉冲激光，可在微妙刻度上产生超高光强来加热材料，能够对材料进行精确处理。
也正因此，近年来激光技术也逐渐被应用于制备电池和超级电容器领域，超级电容器作为电化学容器的一种，因其快速的充放电容量和长循环寿命以及高安全性被科研人员誉为最具前景的系统之一，基于激光合成技术的高精确性，不但能够将刻录机中的氧化石墨烯还原为石墨烯，还能稳定条纹薄膜的热循环性。
铜条纹的热稳定循环示意图
特点及应用简介
严格来说，用激光技术制造的器件大体可分为三种，第一种是压力传感器，这种传感器的基础原理是当激光技术进行照射时材料表面会出现瞬间的局部高温，在这种压力环境下激光处理材料表面形成的多孔蓬松结构和气体传感器的敏感层是极为有利的，几乎大多数用激光技术制备的器件都适合用作压力传感器。
除了碳材料外激光微区制造的图案也具有非常出色的传感灵敏度，科研人员通过激光热化学对有机金属进行处理时，由于激光器件图案带来的优势会使得传感器阵列化的同时具有高分辨率，这种激光图案技术对于工业化生产极为重要。
第二种是气体传感器，例如常见的CO检测器和湿度传感器，这种设备在环境和健康检测中发挥着重要作用，因此气体传感器几乎遍布日常生活并且依赖于激光技术产生了大量优秀的研究。
最后一种是采用激光技术制备的其他器件，激光碳化方法同样也为其他柔性期间的制备提供了更多的可能性，与传统的无孔隙传感器相比，这种器件在应用领域表现出了更多更高的水汽渗透性，不但解决了气体渗透性有限的问题，还能够在不同间距下对摩擦材料制备进行精确处理。
不同间距下的变化曲线
除了这些应用之外激光技术制备材料还有两个十分重要的特点，第一点就是防腐蚀，近年来由于金属腐蚀造成的巨大灾难和经济损失一直被科研人员所关注，因此防腐蚀在工业生产中极为重要。
而石墨烯涂层具有独特的高导电性和防渗性成为了防腐应用的最佳选择之一，并且石墨烯很容易在铜和镍基材料上制造，这种合成石墨烯具有速度快可大面积制造的优点。
第二就是亲水和疏水应用，天然超疏水和超亲水表面激发了各种仿生物设计，尤其是与微图案结合更加具有广泛应用，首先通过激光在玻璃上制造双分子层表面结构，其次利用带有氧化涂层的铜条纹与电阻反应后，将有效的水滴积累进行快速的水滴清除。
氧化物涂层铜条纹和电阻温度变化示意图
激光构建功能玻璃
由上述可知图案化和周期性金属薄膜在功能器件和能量转换方面有着非常广泛的应用潜力，比如在微阵列和功能玻璃领域，这种原子层沉积在内的气相沉积技术在研究光学透过率领域十分广泛。
光学透过率图谱
但一个不得不提的问题是，用这些方法制备的薄膜均为连续薄膜，因此要想获得生产所需的图案化薄膜就不得不使用掩膜版加工技术。
比如电池和电催化这种需要高能量强度且加热面积小的飞秒脉冲激光，科研人员利用超快激光脉冲使得材料表面的局部熔化后产生的结晶，接着对其进行掺杂金属氧化玻璃，使其在三维激光技术中直接光刻为钙钛矿纳米晶体。
然后对合成的材料进行紫外线照射使其表现出显著的稳定性，但是由于束斑尺寸的大小原因，脉冲激光有可能在实验中直接破坏材料的化学键从而不会发生热形变，但是却可以利用激光精确的聚集材料位置并在不影响区域的情况下形成工业所需的图案化金属薄膜。
因此在表明功能化和高效设备设计之间，例如生物传感器和功能玻璃等器件的生产通常是通过一层薄膜材料施加到基础材料上实现的，这种方式能够改变材料与环境之间的相互作用，同时无论是有机薄膜还是无机薄膜都被统称为“智能涂层”，也是玻璃行业中应用铜条纹的新型方式。
铜条纹图谱
功能玻璃性能研究
功能玻璃的性能大体上可分为三种，第一种就是透光性，科研人员通过在玻璃片上制备条纹状的图案薄膜并以此来测试这种载有条纹的玻璃片，通过不同间距条纹玻璃的透光率也会随着环境的变化而发生变化。
经过大量研究得知，无论是在自然光条件下还是在荧光成像条件下，玻璃上不同间距的条纹都具有良好的透光性，而当视觉距离保持在三十到五十厘米时，玻璃上的紫外线可见光光斑十分明显新型玻璃的资料，由此可见这种材料所制备的不同间距条纹在可见光范围表之内表现出了十分优异的透光性。
第二种则是导电性，毕竟作为工业材料导电性也是非常重要的属性之一，这些载有铜条纹的功能玻璃基地被科研人员制备的面积非常小的同间距条纹，并且利用数字源表对其电阻属性进行测量，而当电阻与条纹之间的关系维持在电阻持续加大的基础上时，铜条纹电阻值会随着间距的增大呈现正相关。
数字源表
在此基础上功能玻璃的光谱透射率也会随之增大，换句话说，通过对铜条纹间距的调节可以实现高透射率和低电阻之间的环境平衡，因此如果将电源与条纹玻璃以及电器连接起来完全可以形成一个闭合电路。
最后一个性能是杀菌性，在测试过程中科研人员采用细菌菌落总数实验和存活率结合的方式来对条纹玻璃的抗菌活性进行测试，经过十六个小时的培养科研人员发现，载有铜条纹的玻璃器皿中的菌落数目明显少于没有条纹的器皿，为了研究细胞和条纹之间的联系，科研人员还采用了其他仪器进行观察，并发现载有铜条纹的玻璃片表现出了超高的杀菌能力。
铜条纹的制备示意图
结论
在过去的几十年中表面功能化在高效设备制备的设计环节和生产环节中一直占据着极其重要的地位，而这种新型的激光技术在传统产品新型工业化生产方面发挥了超越传统技术的作用，直到现在玻璃行业的新型应用研究依旧是许多科研人员的热点议题之一。
而功能玻璃作为透明玻璃的一种是目前应用最广泛，前景也最广阔的一种加热器，但是由于该玻璃的脆度和易碎性以及苛刻的加工条件一直限制着这种玻璃的进一步应用，直到激光构建技术的出现才打破了这种现象。
作为一种合成技术激光为构建微加热平台提供了另外一种选择，这种选择相较于传统不但具有成本低和可扩展的优点，还可以在较低的工作温度下讲材料传递给产物，避免了耗时和劳动密集的光刻还提高了器件的质量。
激光构建微加热平台的示意图
尽管有着上述的优点，但是微纳米材料的激光加工领域仍然存在着许多不足之处，虽然激光微加工图案在逐行扫描时比传统技术更加快速，但激光打孔的处理和逐点曝光的处理仍然很缓慢，这一点制约了这种技术的商业化转化，此外激光工艺并非传统意义上的平行处理技术，通过三维纳米结构很难实现激光激光构建，但如果使用图案化的激光或者多束激光源可以解决该问题，然而在实际应用中这种方式的成本太高，不适用于现阶段，未来随着技术的发展更迭，相信该技术会在更多领域实现其真正价值。
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