隻使用表面處理對雷射加工鋁聚丙烯接頭的剪切性能，有什麼影響？
在當今的能源危機中，低密度材料(如塑膠和鋁合金)在工業中使用更頻繁，因為與傳統的工業原材料相比，這些材料需要更少的能量來生産和使用，而由低密度材料制成的部件和結構元件的普及增加了對連接配接技術的需求，其中一種非常适合工業應用的工藝，是雷射連接配接方法。
這當中的金屬部件由雷射束加熱，金屬部件将産生的部分熱量傳遞給聚合物材料，聚合物材料熔化并潤濕鋁表面，而當聚合物固化時，在金屬和聚合物部件之間形成由材料制成的接頭。
在大多數相關出版物中，研究人員對汽車、航空航天或醫療行業中，使用的雷射連接配接結構材料的适用性進行了評估，在現代汽車工業中，人們努力使制造過程标準化并使用最少的産品材料類型，而當今最常用的聚合物材料之一就是聚丙烯，其某些性能可以定制以适應工業需要，是以廣泛用于汽車工業。
當通過雷射連接配接産生金屬-聚合物結合時，隻有聚合物材料被熔化，而在形成接頭之前，研究人員通常會對金屬表面進行預處理或處理，并改變表面結構，這主要是因為根據機械連接配接理論，可以通過使表面粗糙化增加結合力，進而增加接頭的強度。
并且通過去除污染物和水蒸氣，也可以讓其産生穩定的氧化層，同時可以通過改變表面的潤濕性，讓其在金屬表面上産生微觀或宏觀尺度的表面特征，這段過程可以使聚合物材料在固化後流入或附着在其中，形成形狀鎖定和材料制造的接頭。
專家已經證明，通過使用堿性混合物，然後在硝酸中構造和制備ENAW-1050A鋁的表面，可以顯著增加Al-PP結合的強度，這是因為機械粗糙化增加了可形成形狀鎖定接頭的表面尺寸，而化學處理則允許在鋁表面形成COOH官能團。
而通過用雷射表面處理制備ENAW-1050A鋁的表面，可以形成窄而深的溝槽，但使用處理過的鋁和PP制成的接頭具有高強度和氣密性，這使得它們适用于包裝應用。
在應用聚合物的情況下，通常的做法是對要連接配接的表面進行清潔和脫脂，而表面處理的目的則是增加其表面積，進而增加聚合物的表面能。
一種簡單且工業上适用的處理方法，是改變聚合物的化學結構群組成，比如向單體中加入增粘物質或分子，這是一種廣泛使用的添加劑，主要用于改變低表面聚合物的性能，它對接頭強度的積極影響已經在幾份關于膠接的出版物中得到證明，但是它在雷射連接配接的Al-PP樣品中的适用性和有效性還沒有被分析。
但從鋁-PP接頭在汽車工業中的适用性角度來看，研究和分析雷射連接配接結構，在準靜态剪切載荷下的機械響應，以及确定接頭在循環載荷條件下的阻力和耐久性，是特别重要的。
在最近的一些材料中，對不同金屬-聚合物材料組合的接頭進行了疲勞試驗，其中結果也确定了雷射連接配接鋁-聚丙烯樣品在準靜态和循環剪切載荷下的響應，為了研究節點的承載能力是如何受到熔體PP材料的溫度和熱量的影響，研究人員做了一系列實驗。
其中顯示鋁表面的制備或處理對鋁-聚合物接頭的承載能力有顯著影響，為了研究表面處理的效果，研究人員使用雷射在鋁表面雕刻凹槽，然後使用10W的恒定平均雷射功率、20kHz的脈沖重複頻率、10次重複的雕刻過程和5mm每秒的雕刻速度以制造凹槽。
為了确定這些凹槽的結構，專家使用光學顯微鏡對在Struers LaboPol型研磨機上抛光的鋁樣品的橫截面進行了光學測量，并使用電子顯微鏡與SEM機器耦合光譜儀來研究鋁-PP接頭的橫截面。
研究人員使用連續波雷射束來産生鋁-聚合物接頭，并用簡單的直線連接配接程式制造接頭，接着将裝配好的樣品在雷射束下以指定的速度移動，然後将80×80×2mm的聚合物和80×20×2mm的鋁樣品放入設計的夾具中，該夾具固定在計算機控制的移動台上。
在連接配接之前，專家通過将所有樣品放入充滿99.5%的超音波振動浴中，來清潔它們的表面存在的甲醇1分鐘。
實驗結果證明，研究人員評估了鋁合金和聚丙烯在準靜态和循環剪切載荷下的試樣，為了增加力量研究人員在關節處形成凹槽鋁并随着雷射消融，最終研究人員确定了聚丙烯的作用在熔體粘度和接合過程中産生的熱量切變強度，使三種不同熔融粘度的聚丙烯接頭産生了不同反應。
最終研究人員發現，通過這樣做，接頭的準靜态剪切強度平均增加了50%，同時通過在鋁上刻出許多凹槽并用MA處理聚丙烯後，可以讓試樣的平均失效循環次數增加一個數量級。
