金屬抗腐蝕研究獲得新進展 我國科研團隊帶來全新研究思路
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】金屬材料在我們?nèi)粘Ｉ钪袩o處不在，從建筑結(jié)構(gòu)到電子設(shè)備，從交通工具到生產(chǎn)設(shè)備，金屬材料都發(fā)揮著重要作用。而這離不開金屬材料所具備的優(yōu)異的物理性能。但是，金屬材料在使用過程中難免會和環(huán)境發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，盡管這個反應(yīng)許多時候需要很長時間來進行，但是過程中往往會伴隨著金屬材料性能的下降，這個金屬材料出現(xiàn)變質(zhì)、破壞和性能惡化的現(xiàn)象便是金屬腐蝕。
金屬腐蝕一旦發(fā)生，許多時候都伴隨著經(jīng)濟損失和生產(chǎn)安全問題。例如飛機剎車系統(tǒng)的高壓氣瓶因應(yīng)力腐蝕爆炸導(dǎo)致剎車失靈，橋梁因應(yīng)力腐蝕和疲勞的聯(lián)合作用而斷裂等。正因如此，大多數(shù)行業(yè)都會在應(yīng)對金屬腐蝕以及設(shè)備維護上投入大量的精力。這也使得金屬抗腐蝕研究成為了材料學(xué)一個重要的課題。
事實上， 目前針對金屬腐蝕的手段有很多，像通過油漆涂層避免金屬與空氣或水直接接觸，以及加工成合金提升金屬穩(wěn)定性等，都是常見的手段。而就在最近，我國科學(xué)家在這方面又收獲了全新的進展。
據(jù)悉，中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所微納光子學(xué)與材料國際實驗室楊建軍團隊的最新研究成果，有望有效解決金屬表面極端拒水性持久保持的關(guān)鍵難題。
超疏水性指對水具備極端排斥性，現(xiàn)象上來看，指材料表面與水的接觸角大于150°，且在傾斜角小于10°時，液滴能夠滾動脫離表面的表面。金屬材料想要獲得這種特性，大都依賴于傳統(tǒng)的二元協(xié)同設(shè)計思想，即通過調(diào)控兩種結(jié)構(gòu)單元之間的距離與本征物理尺度常數(shù)匹配，達到臨界距離產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，從而呈現(xiàn)出優(yōu)異物理、化學(xué)性能的一類新材料設(shè)計方法。具體到金屬材料上就是先在材料表面制作微/納米結(jié)構(gòu)，然后再采用低表面能有機物進行修飾。
然而這種方法的本質(zhì)是為材料附著涂層，涂層在實際使用過程中會出現(xiàn)分解、脫落等問題，因此時間一長加工好的材料具備的超疏水性也會逐漸消失。楊建軍團隊則采用飛秒激光元素摻雜微納結(jié)構(gòu)與循環(huán)低溫退火相結(jié)合的研究方法為金屬構(gòu)建一種以次晶相態(tài)為主導(dǎo)的仿生蟻穴狀結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)高效穩(wěn)定的自啟動超疏水效果。
用于測試該研究成果的金屬鋁合金樣品，在腐蝕性鹽水中浸泡2000小時后，表面依然能夠保持良好的超疏水性能。并且，經(jīng)驗證，激光處理后材料的腐蝕電流密度相較于未處理鋁合金降低了10萬倍。相信，隨著技術(shù)的進一步完善，該技術(shù)能夠打開超疏水金屬在建筑、交通、科研等領(lǐng)域的應(yīng)用，憑借優(yōu)秀的自清潔、防腐、減阻和防冰等性能，為我們帶來更多的便利與機遇。
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