日前，中国科学院长春光机所的杨建军团队在金属防腐范围获得了要紧突破。他们通过结合飞秒激光元素掺杂微纳结构(FLEM)与循环低温退火(RLA)技术，成功在金属铝合金表面构建了一种以次晶相态为主导的仿生蚁穴状结构(BAT)，达成了高效稳定的自启动超疏水成效。这一研究成就不只为金属防腐提供了新的思路，也为高性能材料表面的设计与开发开辟了新的道路。
日前，中国科学院长春光机所的杨建军团队在金属防腐范围获得了要紧突破。他们通过结合飞秒激光元素掺杂微纳结构(FLEM)与循环低温退火(RLA)技术，成功在金属铝合金表面构建了一种以次晶相态为主导的仿生蚁穴状结构(BAT)，达成了高效稳定的自启动超疏水成效。这一研究成就不只为金属防腐提供了新的思路，也为高性能材料表面的设计与开发开辟了新的道路。
革新技术与结构
杨建军团队的研究办法独具匠心。他们借助FLEM技术在铝合金表面制备出BAT结构，这种结构具备从几十微米到几十纳米不同尺度的粗糙特点，相比传统激光加工制备的结构更为复杂，拥有更高的毛细管重压和较低的粘性阻力，可以有效阻止外来液滴的渗透。
更要紧的是，BAT结构的形成严格依靠于飞秒激光元素掺杂过程，这是传统激光加工办法所没办法达成的。这种多尺度形貌和蜿蜒曲率特点的BAT结构不只提高了材料表面的粗糙程度，还增强了对空气的捕获与储存能力，进而提升了超疏水的稳定性。
卓越性能与验证
实验结果表明，该金属样品在长达2000小时的腐蚀性盐水浸泡后，其表面依旧可以维持好的超疏水性能。除此之外，这种结构的耐腐蚀性能也尤为突出，实验测得的腐蚀电流低至10^-12A/cm²，较未加工样品减少了5个数目级。同时，这种自主性的超疏水金属表面也能承受住不同酸碱溶液浸泡、紫外辐射和冷冻循环等多种苛刻环境的挑战。
为了从理论层面进一步验证次晶相态形成的重要程度，杨建军团队与沈阳金属研究所的马会副研究员团队携手合作，运用从头计算办法进行了深入研究。研究结果表明，次晶相态的形成对于材料表面能减少和化学稳定性提高起到了要紧贡献。
次晶相态的重点用途
通过高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)察看，研究职员发现伴随RLA处置次数的增加，材料表面出现更多细小的次晶相态结构。这类次晶结构被非晶态所分隔，整体呈现次晶-非晶镶嵌分布模式。伴随次晶相态形成占比的增加，样品表面超疏水性能也呈现出渐渐增强的变化趋势。
借助VASP剖析材料表面能和电荷密度分布的状况，研究职员发现非晶态样品比次晶相态样品的表面能更高，而次晶相态形成占比的增加则致使表面能渐渐减少。除此之外，Si元素掺杂还能进一步促进表面能的减少。
应用前景与研究意义
这一研究成就为基于材料表面原子尺度调控的自主持久超疏水性能探索出了一条全新的道路。它不只防止了有机改性剂的缺点，有效解决了金属表面极端拒水性持久维持的重点难点，还为超疏水范围开辟了广阔的前景。
除此之外，这一突破还为高性能材料表面的设计与开发提供了全新的研究思路。通过精细调控材料表面的微纳结构和化学组成，可以达成各种特殊功能，如自清洗、防腐蚀、减阻等，为工业生产和平时生活带来更多便利和效益。
总之，中国科学院长春光机所的这一研究成就不只展示了飞秒激光技术在金属防腐范围的巨大潜力，也为材料科学的进步注入了新的活力。伴随研究的深入和技术的不断推广，相信这一成就将在更多范围得到广泛应用和深入进步。
