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【技術(shù)】我國(guó)金屬表面處理又得新進(jìn)展 “長(zhǎng)出”了超疏水表面

時(shí)間:2025-02-21 09:19  |  吉林日?qǐng)?bào)
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??超疏水現(xiàn)象在日常生活中很常見。它在自然界中普遍存在,例如荷葉、蟬翼等表面都具有超疏水特性,水滴在這些表面上難以停留,從而表現(xiàn)出自我清潔的效果。人類借助科技手段也能在金屬表面實(shí)現(xiàn)超疏水性能,其在自清潔、防腐、減阻和防冰等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值,受到國(guó)內(nèi)外研究者廣泛關(guān)注。但金屬表面超疏水性能難以長(zhǎng)時(shí)間維持成為該項(xiàng)技術(shù)推廣過(guò)程中的難題。

??近期,中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所微納光子學(xué)與材料國(guó)際實(shí)驗(yàn)室楊建軍團(tuán)隊(duì)在這方面取得了突破性進(jìn)展——團(tuán)隊(duì)利用飛秒激光技術(shù),在金屬上成功制備出無(wú)涂層的超疏水表面,其性能可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)維持穩(wěn)定,并能經(jīng)受嚴(yán)苛環(huán)境挑戰(zhàn)。

??新技術(shù)突破了哪些關(guān)鍵點(diǎn)?
? 在長(zhǎng)春光機(jī)所微納光子學(xué)與材料國(guó)際實(shí)驗(yàn)室,團(tuán)隊(duì)成員鄒婷婷博士展示了技術(shù)成果——在一小塊方形鋁合金表面,經(jīng)過(guò)飛秒激光技術(shù)處理過(guò)的部分,表現(xiàn)出了超疏水性能,圓圓的水珠在上面輕盈滾動(dòng);而未經(jīng)處理的表面,水滴滴落后立刻就攤開了。
? “我們?cè)跅罱ㄜ娎蠋煹膸ьI(lǐng)下,創(chuàng)造性地提出飛秒激光元素?fù)诫s微納結(jié)構(gòu)與循環(huán)低溫退火相結(jié)合的研究方法,在金屬鋁合金表面構(gòu)建了一種以次晶相態(tài)為主導(dǎo)的仿生蟻穴狀結(jié)構(gòu),成功實(shí)現(xiàn)了高效穩(wěn)定的自啟動(dòng)超疏水效果。”鄒婷婷說(shuō)。
? 和其他技術(shù)相比,楊建軍團(tuán)隊(duì)的研究思路另辟蹊徑。
? 其他技術(shù)思路以二元協(xié)同方式為主,即首先在材料表面制作出微納米結(jié)構(gòu),讓其具備超疏水性能,然后再刷上涂層。但這種設(shè)計(jì)在實(shí)際腐蝕性環(huán)境中(例如海水),很容易發(fā)生涂層分解、疏松和剝落等風(fēng)險(xiǎn),從而引發(fā)超疏水化學(xué)耐久性的顯著下降。
? 楊建軍團(tuán)隊(duì)的技術(shù)思路擺脫了對(duì)涂層的依賴,利用飛秒激光技術(shù)將元素?fù)诫s進(jìn)去,使金屬如同“長(zhǎng)”出了一層特殊的表面,同時(shí)具備超疏水和耐腐蝕性能。
? 實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果表明,利用新技術(shù)制作的金屬樣品,在經(jīng)歷長(zhǎng)達(dá)2000小時(shí)的腐蝕性鹽水浸泡后,其表面依然能夠保持良好的超疏水性能。
? 此外,楊建軍團(tuán)隊(duì)還與沈陽(yáng)金屬研究所科研團(tuán)隊(duì)合作,從理論層面進(jìn)一步驗(yàn)證了次晶相態(tài)形成對(duì)于材料表面能降低和化學(xué)穩(wěn)定性提升所起的重要貢獻(xiàn),夯實(shí)了技術(shù)的理論基礎(chǔ)。
? 科學(xué)研究的新思路往往來(lái)自瞬間靈感。“多年前,基于國(guó)家戰(zhàn)略需求,我們承擔(dān)了相關(guān)課題研究。當(dāng)時(shí),我日思夜想尋找突破口,一次,在機(jī)場(chǎng)候機(jī)時(shí),新思路忽然而至,我立刻給團(tuán)隊(duì)成員打電話,讓大家盡快著手準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)。”楊建軍回憶。
? 從一個(gè)想法到付諸實(shí)踐,再到最終完全把控關(guān)鍵技術(shù),這一過(guò)程經(jīng)歷了三四年時(shí)間。團(tuán)隊(duì)反復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,也遇到很多困難和失敗。在楊建軍看來(lái),科學(xué)研究的過(guò)程就像穿越一段幽深晦暗的隧道,充滿未知,但對(duì)科研人員來(lái)說(shuō)卻充滿吸引力。他們執(zhí)著前行,用科技力量驅(qū)散迷霧,照亮前路。
? 該項(xiàng)科研成果解決了超疏水領(lǐng)域的關(guān)鍵問(wèn)題,為技術(shù)應(yīng)用開辟了廣闊前景。論文發(fā)表后,引起廣泛關(guān)注,包括很多汽車制造企業(yè),他們紛紛打來(lái)電話咨詢并尋求合作。
? 目前,團(tuán)隊(duì)成員共有12人,全部是青年骨干和研究生,平均年齡35歲。“年輕人思維敏捷,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一直沖在第一線。目前,我們?cè)诩夹g(shù)應(yīng)用上還在繼續(xù)探索,爭(zhēng)取產(chǎn)出更多面向?qū)嶋H、服務(wù)實(shí)際的成果。”楊建軍表示。

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