研究目的
通过研究激光表面纹理化（LST）预处理来提高Nb基掺硼金刚石（BDD）电极的基体-涂层结合力，并理解LST参数如何影响表面微观结构和性能，从而增强涂层附着力。
研究成果
LST预处理通过形成周期性谷状结构，显著增强了BDD电极的基底-涂层结合力，促进成核、释放残余应力并实现机械互锁。优化单脉冲能量和扫描间距至关重要，参数偏差会导致裂纹等缺陷或预处理效果不佳。激光清洗能有效去除表面氧化物。与传统喷砂相比，该方法具有更高的可控性与重复性。
研究不足
本研究仅限于铌基材和特定激光参数；其他材料或条件可能产生不同结果。洛氏压痕测试具有定性性质，可能无法提供定量的粘附强度。潜在的优化方向包括探索更广泛的激光参数和基材材料范围。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用Nd:YAG激光对铌基体进行表面织构化预处理，随后通过热丝化学气相沉积法（HFCVD）沉积BDD薄膜。该设计旨在通过改变表面形貌和激光清洁去除氧化物来增强涂层附着力。
2：样品选择与数据来源：
使用尺寸为50×100×1 mm3的铌板作为基体，经砂纸抛光后用酒精和去离子水超声清洗。
3：实验设备与材料清单：
设备包括Nd:YAG激光系统（波长1064 nm，脉宽20 ns）、HFCVD系统、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、显微拉曼光谱仪、接触角测量仪及洛氏压痕仪。材料包含铌基体、金刚石粉末（粒径0.2-0.5 μm）、甲烷、氢气及硼掺杂剂三甲基硼（B(OCH3)3）。
4：2-5 μm）、甲烷、氢气及硼掺杂剂三甲基硼（B(OCH3)3）。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：基体经激光在不同单脉冲能量和扫描间距下织构化处理，随后通过激光清洁去除氧化物。再经金刚石粉末悬浮液超声喷砂处理，在控温条件下（CH4/H2比例1.5%，氢气流速800 sccm，基体温度约800°C，灯丝温度2000°C，压力2.5 kPa，时间8小时）通过HFCVD沉积BDD薄膜。表征手段包括：SEM观察形貌、XRD分析成分、拉曼光谱检测薄膜特性、接触角测量评估表面能、洛氏压痕测试结合形态定性分析评价附着力。
5：5%，氢气流速800 sccm，基体温度约800°C，灯丝温度2000°C，压力5 kPa，时间8小时）通过HFCVD沉积BDD薄膜。表征手段包括：
5. 数据分析方法：通过SEM图像、XRD图谱、拉曼光谱、接触角软件（JC2000D）及洛氏压痕形貌定性评估综合分析附着力。
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Nd:YAG laser
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Used for laser surface texturing and cleaning of Nb substrates to enhance coating adherence.
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SEM
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Used to investigate topography of substrate surfaces and BDD coatings.
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XRD
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Used to characterize surface composition of substrates.
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Micro Raman spectroscopy
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Used to investigate characteristics of BDD coatings.
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Contact angle goniometer
JC2000D
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Used for contact angle measurements to calculate surface energy.
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Rockwell indentation tester
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Used for qualitative measurement of coating adherence strength.
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HFCVD system
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Used for depositing BDD films on substrates.
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K-type thermocouple
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Used to monitor substrate temperature during deposition.
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Raytek infrared thermometer
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Raytek
Used to monitor filaments temperature during deposition.
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Mass flowmeter
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Used to monitor gas flow rate during deposition.
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