硬脆和复杂结构材料上的微孔加工是超快激光的主要应用之一。超快激光微孔加工的质量和加工效率受单脉冲能量、频率、脉宽、偏振等光束特性以及加工方式、被加工材料、辅助方式等多个因素的综合影响。不同的工艺参数组合将导致不同的孔圆度、孔锥度、加工缺陷以及侧壁和孔边缘的表面质量,对工艺参数进行研究是超快激光微孔加工的核心问题之一。本文从光束特性、加工及辅助方式、材料特性等方面综述了目前超快激光微孔加工工艺的研究进展,总结并对比了不同研究中对同一工艺参数的研究结果。最后,提出了目前研究存在的不足并展望了今后提升效率和加工质量的方向。

孔径和锥度的控制是超快激光微孔加工面临的难点之一,旋光钻孔是控制孔径和锥度的有效手段。因此,针对道威棱镜旋光钻孔系统,首先,从几何光学的角度研究了聚焦后激光出射角度和光斑旋转直径与可平移反射镜位置、楔形棱镜旋转角之间的关系。然后,利用CCD相机分别测量实际光斑在焦平面、焦平面上下±250 μm处的旋转直径,并在厚度为0.5 mm的黄铜板上进行钻孔实验,得到深径比为6∶1、锥度为-2.6°~2.3°的微孔。对比实验得到的微孔出入口直径与CCD相机的测量结果,得到孔径、锥度与光束旋转角之间的关系。结果表明,孔径主要由楔形棱镜旋转角决定,调整可平移反射镜的位置可得到不同锥度的微孔;激光能量的变化会影响材料的去除,因此,焦点位置、激光平均功率以及光斑重叠率也会在小范围内影响孔径和锥度。

针对42CrMo钢易发生磨损失效的问题,采用激光熔覆混合粉末(Co基粉、Nb粉和Cr3C2粉)在42CrMo钢表面成功制备了原位NbC颗粒增强复合涂层,分析了NbC含量对复合涂层微观结构、磨损行为以及NbC形态的影响。结果表明:当NbC的质量分数为0~15%时,涂层与基材的结合性能良好,涂层中没有明显的缺陷;当NbC的质量分数为20%时,涂层中出现了微裂纹;复合涂层的基体主要由ε-Co和γ-Co组成,强化相主要包括NbC、Cr23C6和Cr7C3;NbC颗粒的形成是通过溶解在熔池中的Nb原子和C原子以原位反应形成的;随着NbC含量增加,NbC的形态逐渐从四边形变为花瓣形,复合涂层的显微硬度和耐磨性明显增加,磨损形式主要是磨粒磨损和硬质相剥落磨损;当NbC的质量分数为10%时,涂层的显微硬度和耐磨性最佳,显微硬度和磨损速率分别为546.4 HV和0.020 g/min。

白藜芦醇（Resveratrol, RES）属于非黄酮类多酚化合物, 存在于葡萄科、 百合科等多种植物体内, 是一种具有多种生物活性和药理作用的天然活性物质, 被广泛应用于食品和药品领域。 研究表明多酚在生物体消化吸收过程中, 会与消化酶（如胃蛋白酶、 胰蛋白酶等）相互作用, 使多酚类物质和消化酶的生物活性发生改变, 进而影响多酚物质和其他营养物质的消化吸收, 而RES与胃蛋白酶(Pepsin, PEP)的分子间相互作用机制未见报道。 采用荧光光谱、 紫外-可见吸收光谱、 红外光谱和分子对接模拟等技术研究不同温度下RES与PEP相互作用的结合特性, 为阐明RES和PEP的作用机制提供重要信息, 同时为RES在食品和药品领域的应用提供理论参考。 荧光光谱实验结果表明, PEP的荧光强度随着RES浓度的增加呈现出有规律的降低, 表明RES对PEP有荧光猝灭作用。 加入RES前后, PEP的紫外吸收光谱发生明显变化, 初步判断RES与PEP的相互作用属于静态荧光猝灭类型; 根据Stern-Volmer方程计算得到不同温度下最小猝灭速率常数Kq值远大于猝灭剂对生物大分子的最大扩散碰撞常数2.0×1010 L·mol-1·s-1, 且猝灭常数(KSV)与温度呈负相关关系, 进一步验证了RES与PEP静态荧光猝灭类型结论。 化学计量结合的值数目大约等于1, 表明一个RES分子只能结合一个PEP分子。 根据Van’t Hoff 方程以及热力学方程计算得到结果显示, ΔG＜0, 说明RES与PEP的结合过程可以自发进行; ΔH＜0和ΔS＜0, 表明RES与PEP之间结合作用力类型主要是氢键和范德华力。 RES与PEP相互作用的同步荧光光谱和三维荧光光谱图表明, 在RES的作用下, PEP的构象和微环境发生变化, 色氨酸或酪氨酸残基所处微环境极性增强, 疏水性减弱, 蛋白构象变得疏松。 红外光谱显示RES能使PEP的二级结构中α螺旋含量降低, β折叠含量增加, β转角和无规则卷曲变化不明显, 这可能会影响PEP的活性。 分子对接模拟实验结果显示RES与PEP中的残基Asp-32, Gly-34, Ser-35, Asn-37, Tyr-75, Gly-76, Thr-77, Ile-128, Ala-130及Gly-217有范德华力作用, 与残基Ile-128及Asp-215产生超共轭效应, 与残基Ser-36, Asn-37, Ile-128及Thr-218形成氢键, 各种作用力使RES与PEP形成较稳定的复合物。