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随着对材料表面微/纳结构尺寸效应的认识,微/纳制造技术已发展成为表面改性领域的研究热点之一。飞秒激光微/纳加工技术,突破了对加工材料种类和尺寸的限制,高效地实现了材料表面二维或三维微/纳结构的可控加工,是一种应用前景广泛的微/纳制造技术。镁合金不仅是一种轻质高强的结构材料,而且有望成为一种新型可降解生物材料,因此具有广阔的应用前景。目前,关于飞秒激光制备镁合金表面微/纳结构的研究很局限,飞秒激光烧蚀镁合金可获得的表面形貌种类及其相互作用机理均尚不清楚。本文开展飞秒激光制备镁合金表面微纳结构的研究,对于开发可控镁合金功能性表面具有一定的指导意义。本文采用飞秒激光光栅扫描方式对AZ31B镁合金表面进行烧蚀处理,重点研究了飞秒激光工艺参数对镁合金表面微纳结构的影响规律,测试并分析了飞秒激光制备的AZ31B镁合金微纳结构表面的陷光性能、润湿性能和细胞毒性。主要内容及结论如下:1.通过调控飞秒激光的能量密度和扫描速度,在AZ31B镁合金表面成功制备了Fs-irradiated形貌和Fs-inscribed两种形貌。Fs-irradiated典型的结构包括纳米级FLIPSS波纹结构,颗粒结构和孔洞结构;Fs-inscribed形貌以沟槽结构为主。前者主要决定烧蚀形貌的种类,后者则主要影响烧蚀形貌的尺寸。2.在可见光范围内(400~800 nm),通过测试微纳结构表面的光反射率来间接表征陷光性能的好坏。分析了工艺参数对光反射率的影响,结合三维表面形貌和粗糙度重点研究了四种典型微纳结构表面陷光性差异的成因,并建立模型解释其陷光机理。试验结果表明,FLIPSS波纹结构降低了镁合金表面的光吸收率;而颗粒结构、孔洞结构和沟槽结构陷光性很好。在可见光范围内,沟槽结构的光吸收率最高可达93%,相比母材提高了43.1%。颗粒结构和孔洞结构表面的光吸收率集中在85%~90%范围内,其波动性源于颗粒和孔洞的尺寸大小。3.通过测量接触角的大小来表征微纳结构表面的润湿性能,记录不同时刻接触角的变化来判断润湿状态的稳定性。试验结果表明,飞秒激光烧蚀后形成的纳米级FLIPSS波纹结构、颗粒结构和孔洞结构表面均呈现疏水性,接触角最大可达135°,但该疏水状态并不稳定,液体与镁合金表面的化学反应导致接触角减小;而沟槽结构表面呈现亲水性,接触角约为20°。4.采用Live/dead染色的方法来观察小鼠成骨细胞在镁合金微纳结构表面的存活状态,并对培养24 h后的细胞形态进行观察。试验结果表明,飞秒激光制备的镁合金表面微纳结构能够有效地改善材料表面引发的细胞毒性反应和细胞的铺展状态。表面粗糙度为1.729μm的颗粒结构,其表面细胞毒性反应较小,且细胞铺展最佳并伴随有伪足出现。