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烧结工具材料表面的激光微纹理加工
摘要： 本文旨在研究激光织构化过程中刀具材料表面处理对硬质合金与赛隆陶瓷结构和性能的影响。实验采用多点式刀片进行激光织构化处理并获得蜂窝状纹理，通过扫描电子显微镜(SEM)进行综合分析，利用原子力显微镜(AFM)和共聚焦显微镜观察形貌，采用能量色散X射线光谱仪(EDS)检测材料化学成分，并测试了包括"销盘法"耐磨性及表面粗糙度在内的使用性能。研究发现激光织构化能有效改善材料结构并提升摩擦学性能，实验表明该工艺有助于提高切削刀具刃口的耐用性，证实此类表面处理技术具有广泛的工业应用前景。
关键词： 激光诱导周期性表面结构（LIPSS）、硬质合金、激光织构化、赛隆工具陶瓷
更新于2025-09-19 17:13:59
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利用飞秒激光脉冲在聚合物衍生SiAlCN陶瓷上制备沟槽
摘要： 本研究在致密聚合物衍生SiAlCN陶瓷表面制备了沟槽。采用波长1030 nm、脉宽290 fs、重复频率100 kHz的工业飞秒激光源。通过系统研究扫描速度和能量密度对沟槽质量的影响，包括激光加工沟槽周围的热影响区、激光辐照表面的微观结构以及沟槽横截面形貌，成功利用飞秒激光脉冲制备出宽度30-80 μm、深度小于280 μm的系列沟槽。通过优化激光参数获得了表面质量良好的沟槽，并系统考察了激光诱导周期性表面结构的形成与消失现象。该研究提出通过激光加工在SiAlCN陶瓷上制备沟槽的方法，为制备具有优异性能的微结构提供了精确加工途径。
关键词： 激光诱导周期性表面结构，聚合物衍生陶瓷，飞秒激光脉冲，沟槽
更新于2025-09-19 17:13:59
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激光诱导周期性表面结构增强神经电极电荷转移能力并调节星形胶质细胞功能
摘要： 脑机接口（BMI）是指一组能够与中枢神经系统（CNS）内可兴奋神经组织进行通信的技术。近年来BMI虽取得重大进展，但由于植入CNS后记录电极的信噪比随时间推移而下降，这些进步受到阻碍。这种退化归因于宿主组织的固有反应——即反应性胶质增生，该过程涉及一系列复杂的免疫介质，通过合成促炎信号分子和募集胶质细胞导致植入物被包裹。临床上需要减少原位组织包裹并改善神经电极的长期功能。通过在纳米尺度对电极表面进行物理改性，整合电化学和形貌信号来调节神经细胞行为，或可满足这些需求。本研究采用飞秒/皮秒激光加工技术对商用铂铱（Pt/Ir）微电极探针进行纳米形貌（NT）功能化处理，生成激光诱导周期性表面结构（LIPSS）。通过扫描电子显微镜和原子力显微镜评估了三种不同形貌及其物理特性，利用电化学阻抗谱和循环伏安法研究了这些界面的电化学特性。随后通过共聚焦显微镜、ELISA和多重蛋白阵列分析，评估了混合皮层培养物（胚胎大鼠E14/E17）的体外反应。总体而言，LIPSS特征改善了电极的电化学性能，促进细胞定向排列，并调控了多种参与关键神经元功能的离子通道表达。
关键词： 星形胶质细胞增生、电化学阻抗、铂/铱、神经电极、细胞排列、激光诱导周期性表面结构
更新于2025-09-16 10:30:52
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飞秒激光诱导周期性表面结构选择性构建的金属/半导体相上水的润湿性分析
摘要： 在由金属相和半导体相组成的银硅合金表面选择性制备了飞秒（fs）激光诱导周期性表面结构（LIPSS）。实验采用线偏振飞秒激光脉冲（脉宽τ=300 fs，波长λ=1025 nm，重复频率frep=100 kHz）以峰值能量密度F=0.30 J/cm2辐照该合金。由于半导体相（Si）与金属相（Ag）具有不同的光吸收特性，导致两相具有差异化的烧蚀阈值，最终仅在硅相表面形成了周期Λ≈950 nm、调制深度h≈220 nm的显著LIPSS结构。通过扫描电镜、光学显微镜、白光干涉显微镜和原子力显微镜对激光辐照前后的合金表面进行表征，并采用能谱仪进行化学分析，结果显示硅相表面发生氧化而银相未出现激光诱导的化学改性。利用蒸馏水评估了合金表面的润湿性并与复合材料的单一组分进行对比，发现飞秒激光辐照后表面亲水性增强（水接触角减小）。选择性制备LIPSS的合金由于硅相（θ=5°）与银相（θ=74°）接触角差异显著，导致液滴形态发生改变。通过共聚焦激光扫描显微镜结合罗丹明B染料的局部接触角分析对该现象进行了评估与讨论。研究还证实，利用组分间接触角差异导致的液滴形态变化，可实现合金宏观材料边界（Ag/Si）上的定向液滴输运。这种选择性结构的金属/半导体表面在具有定向液滴输运功能的微流控器件及润湿性基础研究中具有重要应用价值。
关键词： 接触角、润湿性、微流控器件、激光诱导周期性表面结构、银硅合金、飞秒激光
更新于2025-09-12 10:27:22
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镀锌不锈钢的飞秒激光冲击强化
摘要： 本文对SUS316L不锈钢进行了金属镀层和聚合物薄膜涂覆处理。采用中心波长λ=800nm的亚100飞秒超短激光脉冲对镀层进行加工，旨在通过牺牲层的烧蚀产生冲击波。生成的冲击波传播并穿透下层不锈钢样品，从而提高其机械硬度（激光冲击喷丸）。牺牲层既?；ぱ访馐苌帐此鹕?，又决定冲击波的耦合效果。为实现最佳喷丸效果，我们比较了不同牺牲层与激光加工参数的组合。
关键词： 超短脉冲激光喷丸、冲击硬化、激光诱导周期性表面结构、激光冲击喷丸
更新于2025-09-12 10:27:22
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加工参数对钢和钛激光诱导周期性表面结构特性的影响
摘要： 激光诱导周期性表面结构（LIPSS）可由偏振激光脉冲与材料表面的相互作用产生，这些结构能用于改善或改变表面功能特性。本研究分别采用线偏振的30皮秒激光脉冲（波长λ=1064纳米）和45纳秒激光脉冲（波长λ=1060纳米）辐照钛和钢表面。我们探究了脉冲能量密度、脉冲次数及预存缺陷对LIPSS形成及其周期的影响。结果表明：当能量密度低于单脉冲烧蚀阈值时，产生的LIPSS周期范围为150-500纳米；而提高能量密度会导致800-1100纳米的更大空间周期。加工参数的微小变化还可能造成表层拓扑结构和/或化学特性的差异，使得LIPSS在扫描电镜下难以被检测。
关键词： 激光纳米结构化、激光表面工程、激光诱导周期性表面结构、激光加工
更新于2025-09-12 10:27:22
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飞秒激光表面纳米织构对硅与聚四氟乙烯滑动摩擦行为的影响
摘要： 本研究的目的是探究飞秒激光诱导的周期性表面结构（LIPSS）对无润滑条件下硅在聚四氟乙烯（PTFE）上滑动摩擦行为的影响。使用球盘式纳米摩擦仪在空气中对抛光和纹理化样品进行摩擦学测试，以评估平行和垂直于LIPSS取向方向的抛光与纹理化硅样品的摩擦系数。抛光试样在5 mN载荷下摩擦系数随测试时间降低，而在25 mN时略有上升，且随载荷增大而减小。纹理化试样在两个滑动方向上的摩擦系数均随测试时间呈下降趋势。平行滑动方向上摩擦系数随载荷增大而降低，最终达到与抛光试样相近的数值；垂直滑动方向上摩擦系数与载荷无关，其数值低于其他两种情况。这些结果可通过摩擦主要贡献因素的变化及磨损机制差异来解释，同时考虑了界面温升及其导致的PTFE晶体相变影响。
关键词： 硅、激光表面纹理化、摩擦、激光诱导周期性表面结构、聚四氟乙烯、激光诱导周期性表面结构
更新于2025-09-11 14:15:04
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激光加工条件对CoCrMo合金表面润湿性及Saos-2细胞增殖的影响
摘要： 激光表面纹理化（LST）过程中的任何加工扰动都可能影响最终表面形貌及其预期功能响应。三维零件LST加工中始终存在焦平面偏移和入射光束角度变化等扰动因素，这些都会改变表面形貌。本研究探究了这些激光加工扰动对钴铬钼合金基底上激光诱导表面结构（LIPSS）形成的影响。特别将这两种扰动作为激光加工变量，评估其对LIPSS处理表面功能响应（即表面润湿性和Saos-2成骨样细胞增殖）的影响。研究发现，激光加工条件的变化会导致表面润湿性降低和Saos-2细胞增殖减弱。此外，还确定了LIPSS处理表面润湿性与细胞增殖之间的相关性，并就所研究加工扰动对CoCrMo基底LIPSS功能响应的影响得出结论。
关键词： 钴铬钼合金、表面功能化、激光诱导周期性表面结构、骨整合、激光表面纹理化
更新于2025-09-11 14:15:04
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演化激光诱导周期性表面结构的监测
摘要： 通过多次飞秒激光脉冲在钛和氮化硅表面诱导生成周期性表面结构（LIPSS）。采用光学成像系统观测图案化过程中的背向散射光，观察到表征表面改性的特征干涉条纹图案。有限时域差分数值模拟实验进一步证实，周期性表面调制会导致相干散射光场产生特征性调制。研究表明，这些特征干涉条纹图案可作为制造过程中LIPSS形成的快速低成本监测手段。
关键词： 材料加工、激光纳米结构化、光学特性、激光诱导周期性表面结构
更新于2025-09-11 14:15:04
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飞秒激光诱导块体金属玻璃表面非中心对称微结构实现液滴单向微位移
摘要： 无需能量输入的单向液滴运动在多种潜在应用中备受关注。我们报道了通过大入射角飞秒激光制备非常规激光诱导周期性表面结构(LIPSS)以实现液滴单向微位移的研究。为克服PDMS等现有软材料控制液滴时的机械耐久性缺陷，采用锆基块体金属玻璃(Zr-BMG)制备了典型的非中心对称非常规LIPSS——包含微米级椭圆弧形结构与中心空间周期为400纳米的纳米波纹。通过飞秒激光辐照在Zr-BMG上构建非常规LIPSS的斑点与光栅功能表面结构，成功实现了水滴在该材料表面的单向微位移。为深入理解非常规LIPSS的制备过程，通过数值模拟揭示了其形成机理。本研究为微流控领域中金属材料的非中心对称表面微/纳结构制备提供了快速、精确且低成本的单向液滴运动解决方案。
关键词： 激光表面结构化、单向液滴运动、激光诱导周期性表面结构、块体金属玻璃、超快激光
更新于2025-09-11 14:15:04