近日，記者從中國科學院長春光學精密機械與物理研究所獲悉，該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物進行修飾。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、疏松和剝落等風險。
面對這一問題，楊建軍團隊創(chuàng)造性地提出飛秒激光元素摻雜微納結(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穩(wěn)定性。
實驗結(jié)果表明，該金屬樣品在經(jīng)歷長達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。（記者任爽 通訊員蘆猛）
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