Generació de topografia i dany induït per radiació làser en zircònia dopada amb cèria

La zircònia (ZrO2) dopada amb diferents òxids presenta unes altes propietats mecàniques gràcies a l'estabilització de la fase tetragonal a temperatura ambient. Degut a això, és cada vegada més utilitzada en diverses aplicacions, com piles de combustible, recobriments de barrera tèrmica, sensors, eines o aplicacions dentals. Encara que l'ús d’ítria (Y2O3) ha estat predominant, darrerament es considera l'ús de cèria (CeO2) donada la seva major resistència a la degradació hidrotèrmica. En aplicacions dentals és necessari generar una topologia a la superfície per millorar la biocompatibilitat o l'ancoratge de recobriments de porcellana. Un dels possibles tractaments és modificar la superfície del material practicant patrons de punts. Una forma possible de realitzar els punts és per exposició a radiació làser. Quan la superfície del material és exposada a la radiació làser, es formen cràters d’explosió de l’ordre dels µm, que formen la topologia desitjada. D’altra banda, els tractaments poden introduir dany que redueixi la fiabilitat a llarg termini del material. En aquest projecte s'estudiarà com els paràmetres del làser modifiquen la superfície del material així com la possible introducció de dany, optimitzant-ne els procediments per a la generació de topografia sense comprometre la integritat estructural. El material estudiat és zircònia estabilitzada amb un 12% de cèria i sinteritzada a 1400ºC. El làser utilitzat és d’activació per polsos de llum ultraviolada de 349 nm. Amb aquest làser es practiquen sèries d’orificis a la superfície del material canviant diferents paràmetres: la freqüència dels polsos, la distància focal, la intensitat del làser i el temps d’exposició. Després de l’exposició al làser, es mesuren diàmetre i profunditat de les cavitats i altres paràmetres d’interès. En l’anàlisi dels resultats s’exposa com els quatre paràmetres estudiats afecten a la topologia de la zircònia. La intensitat del làser és proporcional al diàmetre i la profunditat dels orificis, però el comportament a alta intensitat perd linealitat. La freqüència afecta a la profunditat de manera proporcional, però no afecta al diàmetre. Un major temps d’exposició augmenta la profunditat i diàmetre dels forats. El valor absolut de la distància de la superfície de la mostra al pla focal és proporcional al diàmetre dels orificis i en augmentar, en disminueix la profunditat.