1320 / 2023-03-20 22:54:23

基于Al-Mn合金“第二相原位钉扎”超疏水结构设计构筑与腐蚀/摩擦学机理

超疏水表面是微/纳米结构和低表面能协同效应的表现，由于其独特的固-液界面性质，在自清洁、生物防污、防水抗结冰以及传热传质等领域展现出了巨大的应用潜力。然而，微/纳米粗糙结构在机械载荷下会产生极高的局部压强，使其易碎易磨损，从而暴露底层材料，恶化其长期抗腐蚀性能。针对此问题，目前传统设计思路主要包括：表面织构化、引入有机物膜、构建自修复结构，尽管改善了性能，但是由于超疏水表面单纯依赖反应产物，局部凸起因缺乏支撑易于遭受磨损失效，同时金属基体中第二相存在着强化作用与诱发点蚀的矛盾。因此，本研究提出借助基体中第二相原位钉扎作用改善超疏水表面性能的改进思路，实现兼具减摩润滑层与抗磨承载相超疏水表面的构筑，其中第二相作为骨架支撑作用可提高结构排斥腐蚀液侵蚀能力且可有效避免诱发点蚀的不利因素，从而提高超疏水表面的性能。本研究将同步化学刻蚀技术引入铝基材料表面的微纳结构设计与制备，借助3003铝合金中第二相Al₆Mn与α-Al之间近电极电位特性，调控刻蚀参数获得第二相原位钉扎微纳粗糙结构，并辅以有机物修饰降低表面能，成功制备性能优异的超疏水表面。