超纯铜表面微结构调制的光谱学与摩擦学

控制金属表面的光学和摩擦学性质（如颜色和磨损率），而不改变其化学组成，是当前科学和工业领域中高度理想的工艺。相较于传统化学方法，这种方法具有成本效益，尤其适用于铜——这是一种在高电导率和热导率、耐腐蚀性方面至关重要的重要金属。我们通过在含有纺锤形晶粒的超纯铜颗粒上使用恒定力和速度的磨砂硅卡尺砂纸进行受控微结构调制，研究了表面纹理控制及其对光学性质的影响。系统性地变更砂粒大小和摩擦方向（沿着和跨越晶粒），结果表明可实现可调的微槽形貌，单晶和多晶磨削之间的磨损率存在显著差异。此外，关键晶粒边界处的调制使磨损率改变了约为 2 倍，这与单晶和多晶磨削模式的转变有关，从而实现了通过调节磨削条件对材料性能的精确控制。通过 C-显微镜进行的色度分析揭示，砂纸参数、微槽几何形态（倾斜角、深度和尺寸）与光学光谱特征之间存在强烈且统计显著的关系，可对其进行参数化，以实现目标化控制。该研究表明，通过微槽工程实现颜色和反射率调制的简单而有效的方法，为通过独特地耦合接触力学、表面形貌和色度学，在微尺度层面上实现材料性能的定制化提供了路径。