我國科研人員在金屬抗腐蝕研究等方面取得新進(jìn)展

近日，記者從中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所獲悉，該所微納光子學(xué)與材料國際實驗室楊建軍團(tuán)隊的最新研究成果有效解決了金屬表面極端拒水性持久保持的關(guān)鍵難題。這一突破不僅為超疏水領(lǐng)域開辟了廣闊前景，還為基于原子尺度調(diào)控的高性能材料表面設(shè)計與開發(fā)提供了全新的研究思路。

超疏水金屬表面在自清潔、防腐、減阻和防冰等領(lǐng)域都有著重要的潛在應(yīng)用。長期以來，該領(lǐng)域受到國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。

團(tuán)隊領(lǐng)隊楊建軍教授介紹，金屬表面超疏水性能的實現(xiàn)大都依賴于傳統(tǒng)的二元協(xié)同設(shè)計思想，即首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(jī)物進(jìn)行修飾。這種依靠粘附涂層的設(shè)計在實際腐蝕性環(huán)境中很容易遭受侵蝕性離子的滲透，造成涂層分解、疏松和剝落等風(fēng)險。

面對這一問題，楊建軍團(tuán)隊創(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)，成功實現(xiàn)了高效穩(wěn)定的自啟動超疏水效果，讓金屬表面展現(xiàn)了獨具特色的超疏水化學(xué)穩(wěn)定性。

實驗結(jié)果表明，該金屬樣品在經(jīng)歷長達(dá)2000小時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。同時，這種結(jié)構(gòu)還具有超強(qiáng)的耐腐蝕性能，該超疏水金屬表面能承受住不同酸堿溶液浸泡、紫外輻射和冷凍循環(huán)等多種苛刻環(huán)境的挑戰(zhàn)。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。

這種超疏水表面在實際深海環(huán)境中展現(xiàn)出卓越的抗腐蝕能力，可用于建筑材料、汽車外殼及船舶與海洋工程設(shè)備等。