Laser surface texturing of biodegradable pure Zn with short and ultrashort pulses : material characterization and biodegradable behavior

The present thesis work concerns surface modification of biodegradable pure Zn for controlling the degradation rate for temporary implants. The material was produced through conventional method by cold rolled and hot rolled, then it was subject to laser texturing using two different types of laser sources. The study of the material was carried out after hot rolled and cold rolled by microstructural analysis, mechanical test, and biodegradation behavior of the samples. After laser texturing with the different process parameters like power, scan speed and hatch spacing have been varied and different laser sources (nanosecond and femtosecond lasers) were used to compare the surface morphology, biodegradation behavior by using short and ultrashort laser pulses. The surface morphology was characterized with scanning electron microscope images, X-ray diffraction and energy dispersive x-ray spectroscopy. The performances of the laser textured surfaces were analyzed and compared with the ones of the untreated material. It was found that the laser surface modification can tune the surface properties with respect with the behavior of the base material.

Il presente lavoro di tesi riguarda la modifica superficiale dello Zn puro biodegradabile per il controllo della velocità di degradazione per gli impianti temporanei. Il materiale è stato prodotto con metodo convenzionale mediante laminazione a freddo e laminazione a caldo, quindi è stato sottoposto a testurizzazione laser utilizzando due diversi tipi di sorgenti laser. Lo studio del materiale è stato effettuato dopo laminazione a caldo ea freddo mediante analisi microstrutturale, prove meccaniche e comportamento di biodegradazione dei campioni. Dopo la testurizzazione laser con i diversi parametri di processo come potenza, velocità di scansione e spaziatura del tratteggio sono state variate e sono state utilizzate diverse sorgenti laser (laser a nanosecondi e femtosecondi) per confrontare la morfologia della superficie, il comportamento di biodegradazione utilizzando impulsi laser brevi e ultracorti. La morfologia della superficie è stata caratterizzata con immagini al microscopio elettronico a scansione, diffrazione di raggi X e spettroscopia a raggi X a dispersione di energia. Le prestazioni delle superfici testurizzate al laser sono state analizzate e confrontate con quelle del materiale non trattato. È stato scoperto che la modifica della superficie del laser può sintonizzare le proprietà della superficie rispetto al comportamento del materiale di base.