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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
2024年11月27日 17:00:15
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點擊量：5979
金屬材料在我們?nèi)粘Ｉ钪袩o處不在，從建筑結構到電子設備，從交通工具到生產(chǎn)設備，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)生化學反應，盡管這個反應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。
【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，從建筑結構到電子設備，從交通工具到生產(chǎn)設備，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)生化學反應，盡管這個反應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)的高壓氣瓶因應力腐蝕爆炸導致剎車失靈，橋梁因應力腐蝕和疲勞的聯(lián)合作用而斷裂等。正因如此，大多數(shù)行業(yè)都會在應對金屬腐蝕以及設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，我國科學家在這方面又收獲了全新的進展。
據(jù)悉，中國科學院長春光學精密機械與物理研究所微納光子學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)同設計思想，即通過調(diào)控兩種結構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，從而呈現(xiàn)出優(yōu)異物理、化學性能的一類新材料設計方法。具體到金屬材料上就是先在材料表面制作微/納米結構，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構與循環(huán)低溫退火相結合的研究方法為金屬構建一種以次晶相態(tài)為主導的仿生蟻穴狀結構，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，隨著技術的進一步完善，該技術能夠打開超疏水金屬在建筑、交通、科研等領域的應用，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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