研究目的
研究飞秒激光诱导周期性表面结构（LIPSS）对金属增强陶瓷复合材料（Al2O3-ZrO2-Nb）摩擦学性能的影响及其在生物医学领域的潜在应用。
研究成果
利用飞秒激光诱导周期性表面结构（LIPSS）对金属增强陶瓷复合材料进行选择性结构化处理，可显著降低摩擦系数并提升摩擦学性能，使这类复合材料成为人工关节植入材料等生物医学应用领域极具前景的候选材料。
研究不足
该研究聚焦于特定条件（以林格氏液为润滑剂、室温环境）下的摩擦学性能，未探究LIPSS在不同环境条件下的长期耐久性或不同润滑剂的影响。
1：实验设计与方法选择：
本研究利用飞秒激光辐照选择性调控Al2O3-ZrO2-Nb复合材料中金属铌（Nb）相的结构，基于陶瓷与金属不同的光吸收特性。采用球盘式往复滑动摩擦实验评估其摩擦学性能，润滑介质为林格氏溶液。
2：样品选择与数据来源：
以体积分数78.3% Al2O3、1.7% ZrO2和20% Nb的金属增强陶瓷复合材料作为基体材料。激光结构化处理前对样品表面进行抛光和超声清洗。
3：3% Al2O7% ZrO2和20% Nb的金属增强陶瓷复合材料作为基体材料。激光结构化处理前对样品表面进行抛光和超声清洗。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：采用二极管泵浦Yb:KYW薄盘飞秒激光系统（JenLasD2.fs，德国Jenoptik公司）进行激光结构化处理。表征技术包括光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS）、能量色散X射线光谱（EDX）及接触角测量。
4：fs，德国Jenoptik公司）进行激光结构化处理。表征技术包括光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS）、能量色散X射线光谱（EDX）及接触角测量。 实验流程与操作规范：
4. 实验流程与操作规范：通过特定参数扫描激光束在样品表面制备激光诱导周期性表面结构（LIPSS）。摩擦测试在室温下进行1000次往复滑动循环，滑动方向相对于Nb片层和LIPSS取向设置不同角度。
5：数据分析方法：
对比分析激光处理前后的表面形貌与化学成分，测量摩擦系数，并采用光学显微镜和扫描电子显微镜表征磨痕特征。
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获取完整内容-
JenLasD2.fs
Yb:KYW thin disc fs-laser system
Jenoptik
Laser structuring of the metallic niobium (Nb) phase of Al2O3-ZrO2-Nb composites
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JENar
f-Theta objective
Jenoptik
Focusing the laser beam
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Sigma VP
scanning electron microscope
Zeiss
Characterizing the surfaces before and after laser irradiation
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IntelliScan14
galvanometer scanner
Scanlab
Scanning the laser beam across the sample surface
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NanoWizard 4
atomic force microscope
JPK Instruments
Evaluating the surface topography
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Multiprobe UHV system
X-ray photoelectron spectrometer
Scienta Omicron
Analyzing the surface chemistry
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Drop-Shape-Analyzer 10 Mk2
contact angle measuring device
Krüss
Measuring the contact angle with Ringer’s solution
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