金属增强陶瓷复合材料的摩擦学性能：通过飞秒激光诱导周期性表面结构选择性构建

摘要： 研究了飞秒（fs）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。为此，利用陶瓷与金属不同的光吸收特性，在空气环境中采用近红外飞秒激光辐射（λ = 1,025 nm，τ = 300 fs，frep = 1 kHz）以不同峰值能量密度选择性地在金属铌（Nb）相上制备LIPSS。通过使用林格氏溶液作为润滑剂的球盘往复滑动测试评估摩擦学性能。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱、能量色散X射线光谱以及测量与林格氏溶液的接触角等方法，在激光辐照前后对表面进行表征。LIPSS的形成使表面与润滑剂的润湿性增强。此外，与未辐照表面相比，选择性结构化复合表面的摩擦系数显著降低约3倍?；辜觳獾郊す庥盏佳趸愕男纬?，其中NbO是最主要的氧化态。具有优异机械性能和增强摩擦学性能的选择性结构化复合材料在生物医学应用中具有特别重要的意义。