中国科学院长春光学精密机械与物理研究所近日宣布,其科研团队成功运用飞秒激光技术,显著增强了金属表面的超疏水性能及其防腐蚀能力。这项突破性的研究成果不仅解决了传统涂层技术面临的耐久性问题,还为工业领域提供了一种新型有效的金属防护方案。
由长春光机所微纳光子学与材料国际实验室杨建军教授领导的研究小组,开发了一种结合飞秒激光元素掺杂微纳结构与循环低温退火的独特工艺。这种方法模仿了自然界的超疏水特性,如荷叶表面,能够在金属表面创建出类似蚂蚁巢穴的微小结构,赋予金属卓越的自清洁和防腐性能。
据杨建军教授介绍:“我们所采用的技术能够在金属表面形成一种主要由次晶相构成的特殊结构,这种结构极大地提高了超疏水特性的稳定性和持久性。”经过严格测试,包括长时间浸泡于腐蚀性盐水中以及经历电化学反应考验,处理后的金属样品均展现了出色的抗腐蚀表现。此外,它还能抵抗酸碱溶液、紫外线照射及温度变化等恶劣条件的影响。
此项技术的成功研发,标志着我国在超疏水材料领域取得了重要进展。研究论文已在国际权威期刊《先进材料》上发表,受到了国内外同行的高度关注。专家们认为,这一成就不仅对于推动相关科学研究具有重要意义,也为航空航天、海洋工程、建筑等多个行业提供了强有力的技术支持,有望在未来得到广泛应用。
随着全球对环保和可持续发展要求日益增长,寻找更加耐用且环境友好的材料成为众多行业的共同追求。杨建军团队的工作无疑为解决这些问题提供了新的思路,期待未来能够看到更多基于此类技术的实际应用案例。
超疏水材料介绍
超疏水材料是一种具有极强拒水性能的表面材料。这种材料的表面接触角大于150度,并且滚动角小于10度,这意味着水滴在这种表面上几乎成球形,并且能够轻易地滚落而不会粘附在表面上。超疏水性是通过模仿自然界中的“荷叶效应”来实现的,荷叶表面即使在雨后也能保持干燥,因为其微纳米结构和蜡状物质共同作用,使得水珠能够迅速滑落。
超疏水材料的应用范围非常广泛,包括但不限于以下几个方面:
自清洁表面:由于水滴能够在超疏水表面上轻易滚落并带走灰尘颗粒,因此这类材料常用于建筑物外墙、窗户、太阳能板等地方以保持表面清洁。
防腐防水:超疏水材料可以用来保护金属和其他易受腐蚀的材料免受水分侵蚀。
减少摩擦:某些情况下,超疏水表面还可以减少流体与固体之间的摩擦力,提高效率或节约能源。
生物医学领域:在医疗器械上使用超疏水涂层有助于防止细菌生长及液体残留,从而降低感染风险。
电子设备防水:对于手机等便携式电子产品来说,应用超疏水技术可以帮助它们更好地抵御意外溅水甚至短时间浸泡。
为了达到超疏水效果,通常需要对材料进行特殊的物理或化学处理,比如构建特定的微观结构(如柱状阵列)、沉积一层或多层低表面能物质等方法。随着研究进展和技术进步,未来可能会出现更多新颖高效的超疏水解决方案。