2026年, 第55卷, 第14期　
刊出日期：2026-08-10

  

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腐蚀与防护
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  面向高温极端服役环境的热障涂层研究进展：材料体系、制备工艺与失效调控

  葛载炳, 尹轶川, 马文, 李启, 孙震, 白玉

  表面技术. 2026, 55(14): 1-16. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.001

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  热障涂层（TBCs）是航空发动机与燃气轮机高温部件突破金属服役温度极限的核心防护技术,其结构稳定性直接决定了装备的热效率、推重比与长期可靠性。随着高参数燃气轮机及氢燃料/掺氢燃机的发展,TBCs服役环境逐渐由传统高温氧化扩展至超高温、高水蒸气分压、强热循环及钙镁铝硅酸盐（CMAS）沉积腐蚀等多因素耦合场景。传统8YSZ陶瓷层与MCrAlY黏结层的相稳定性、抗烧结能力和界面抗剥落能力正接近应用极限。本文围绕TBCs的典型结构单元（基体-黏结层-陶瓷隔热层）,系统综述了近年来陶瓷层材料由YSZ向稀土锆、钽、铌酸盐及多层复合结构的发展趋势,以及高熵合金和贵金属改性铝化物黏结层在抗氧化与TGO调控方面的研究进展。重点比较了APS、EB-PVD、PS-PVD及SPPS等工艺在微观结构构筑、界面稳定性和工程适配性方面的差异,并从热应力失配、热循环疲劳、高温氧化、水氧腐蚀和CMAS腐蚀等方面分析了涂层主要失效机制。最后,针对氢燃料燃机高湿氧服役环境,提出热障涂层应向超高温耐受、长寿命、多功能集成和智能化设计方向发展,以期为极端环境下高温防护涂层的材料设计、工艺优化与寿命调控提供参考。
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  高速水射流冲击不同厚度飞机蒙皮涂层损伤机理研究

  沙明工, 惠志强, 孙莹, 吴敏军, 李明, Babaytsev Arseny, 戴晓燕, 沈剑光, 李玉龙

  表面技术. 2026, 55(14): 17-32. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.002

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  目的 飞机复合材料雷达罩作为机体迎风面重要组件,在高速经过雨场时机体蒙皮会产生多重损伤导致雷达罩性能显著下降,危及飞机的飞行安全。因此,通常在其表面涂敷抗雨蚀涂层以保证雷达罩对性能防护的需求。方法 为了明晰雷达罩蒙皮涂层雨蚀损伤机理,探究不同条件下涂层材料损伤影响因素及其作用机制,本文采用T300碳纤维材料作为基体,表面涂敷环氧底漆与聚氨酯面漆的涂层作为研究试样,在不同冲击速度下评估了表面涂有不同种类、不同厚度航空聚氨酯涂层试样的雨蚀损伤行为。结果 研究结果表明,雨蚀损伤的典型形貌为环状损伤,由损伤区域环绕中央未损伤区域组成,且随着损伤程度的加重,逐渐形成圆形剥离损伤;对三种涂层试样的损伤程度进行量化表征,通过拟合数据得到损伤面积和体积随射流冲击速度的不断提高均呈增加趋势;在涂层雨蚀损伤的影响因素中,表面粗糙度的作用比硬度、模量等力学参数更为突出;当底漆厚度相同时,随着面漆厚度的增加,雨蚀损伤面积逐渐减小;在面漆厚度相同时,随着底漆厚度从100 μm增至150 μm,雨蚀损伤面积逐渐增大;当底漆厚度增加到250 μm时,雨蚀损伤面积反而减小,这种现象是由于涂层底漆厚度超过防护临界厚度后,应力波的反射和透射作用降低所致。在漆层总厚度不变时,损伤程度随底漆与面漆比值的增大呈现先增加后减小的趋势。结论 在雷达罩蒙皮涂层的雨蚀防护中,可以在规定厚度内通过提高面漆所占比例来降低雨蚀损伤。
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  饱和CO₂环境中J55钢垢下腐蚀电化学演变机制

  黄居峰, 王晟楠, 王鑫, 李岩岩, 陈子晗, 付安庆

  表面技术. 2026, 55(14): 33-43. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.003

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  目的 CCUS-EOR工程实践中井筒管材J55钢多次发生垢下腐蚀失效穿孔。为明确饱和CO₂环境中J55钢垢下腐蚀作用机理,揭示腐蚀产物膜演化和电化学行为间的内在联系,阐明垢层覆盖下金属溶解的电化学动力学及全生命周期的腐蚀演化机制。方法 本研究通过丝束电极技术、电化学阻抗谱和电化学噪音,联合表面分析技术,系统研究了J55钢在饱和CO₂模拟油田采出水环境中的腐蚀产物膜成分、垢层破损后基体区域电偶腐蚀行为及局部腐蚀电化学时空演化特征。结果 J55钢腐蚀过程表现出明显的阶段性,且受腐蚀产物膜性质的影响显著。腐蚀初期,表面生成的Fe_xCa_1-xCO₃膜层疏松多孔,加速了基体金属的腐蚀;随着浸泡时间延长,基体溶解产生的Fe²⁺与垢层孔隙中的CO₃^2-发生反应,生成致密的FeCO₃晶体填充于垢层内,显著提升了膜层的阻隔性能,腐蚀速率随之降低。当垢层发生局部破损时,裸露金属区与垢层覆盖区形成电偶效应,并在破损交界处表现出最严重的腐蚀倾向。结论 垢层下金属受电偶腐蚀和局部腐蚀的耦合作用,且裸金属区域与垢层覆盖区域的交界处腐蚀最为严重,长时间腐蚀后垢层下金属最终从局部腐蚀转变为均匀腐蚀。
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  搅拌摩擦制备Mg/AlCoCrFeNi_2.1复合材料的微观组织和腐蚀性能

  倪昱, 徐辉, 熊凤, 梁永林, 张鹏贤, 张昌青, 金玉花, 乔胜, 朱铁成

  表面技术. 2026, 55(14): 44-54. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.004

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  目的 针对AZ31B镁合金耐蚀性能差的问题,采用搅拌摩擦加工技术（FSP）,以AlCoCrFeNi_2.1高熵合金（HEA）为增强颗粒,制备镁基HEA复合材料（MMCs）,探究HEA填充量对MMC组织及腐蚀性能的影响规律。方法 使用电火花线切割在镁合金表面切割不同体积的凹槽,填充HEA粉末,随后使用无针搅拌头进行封口处理,最后采用有针搅拌头进行表面加工。使用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、电化学工作站和X射线光电子能谱（XPS）研究MMCs的微观组织和腐蚀性能。结果 HEA颗粒均匀分散在基材（BM）中,MMCs中未发现孔洞、裂纹等缺陷。MMCs的平均晶粒尺寸从BM中的25.2 μm减小到约5 μm,并且随着HEA填充量的增加而逐渐减小。HEA和BM之间只发生了少量的元素扩散。与BM相比,MMCs具有更好的耐腐蚀性,腐蚀电位（E_corr）向正方向移动,腐蚀电流密度（J_corr）从BM中的8.710×10^-5 A/cm²降低到1.479×10^-5 A/cm²。XPS结果表明,MMC表面生成了致密的氧化物Cr₂O₃。结论 通过分析不同HEA填充量下MMC的组织及性能,发现随着HEA填充量的增加,耐腐蚀性能逐渐增强。这些性能的改善归因于晶粒细化和增强颗粒的引入。
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  热等静压处理对铸态TA15钛合金组织及腐蚀性能的影响

  王芳, 刘振华, 吴瑞瑞

  表面技术. 2026, 55(14): 55-64. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.005

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  目的 提高铸态TA15钛合金（Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V）的腐蚀性能,并改善其内部铸造缺陷。方法 研究了热等静压（HIP）处理对其微观组织与电化学腐蚀行为的影响规律,利用X射线衍射（XRD）、电子背散射衍射（EBSD）和扫描电子显微镜（SEM）进行微观组织表征。结果 结果表明,HIP处理有效消除了铸态组织中的微观气孔与疏松,细化了晶粒,促进了α相与β相的均匀分布,从而降低了成分偏析与微观应变。通过动电位极化和电化学阻抗谱（EIS）测试,对比研究了铸态与HIP态合金在3.5%、5%、7.5%（质量分数）NaCl溶液及1、2、3 mol/L HCl溶液中的腐蚀行为。电化学测试表明,经HIP处理后,合金的腐蚀电流密度（J_corr）略微降低,电荷转移电阻（R_ct）与极化电阻（R_p）略微提高,其中HIP态合金在3.5%（质量分数）NaCl、1 mol/L HCl溶液中的腐蚀速率仅为0.018、0.028 μm/a,较铸态合金耐蚀性提升显著,在两种腐蚀介质中均表现出更优异的耐蚀性。结论 HIP处理通过有效消除缺陷与均匀化组织,减少了由成分不均和微观缺陷引发的局部微电偶腐蚀倾向,促进了表面形成较为致密、稳定的钝化膜,从而有效抑制了氯离子对钝化膜的侵蚀与基体的阳极溶解过程。
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  含氯腐蚀介质中有机小分子与咪唑啉缓蚀剂协同缓蚀机理研究

  杨奇, 杜燕, 韩泽临, 孙浩, 黎武, 贺伟, 张慧宇, 李秉徽, 林冰, 唐鋆磊

  表面技术. 2026, 55(14): 65-76. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.006

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  目的 咪唑啉缓蚀剂广泛使用在含氯腐蚀介质中,针对17烯基羟乙基咪唑啉（OEM）在含氯腐蚀介质中缓蚀效率较低的问题,通过研究小分子有机缓蚀剂与OEM复配机理提升缓蚀性能。方法 研究硫脲（TU）、苯并咪唑啉（BE）、2-巯基苯并咪唑（MBI）、5-胺基-2-巯基苯并咪唑啉（5AMBI）四种小分子有机物与OEM复配的缓蚀效果与机理。通过电化学测试、表面分析等方法研究复配缓蚀剂的腐蚀抑制性能,利用量子化学计算与分子动力学模拟探讨缓蚀剂的吸附行为、膜层性质及腐蚀控制机制。结果 利用电化学测试筛选OEM与四种小分子缓蚀剂复配比例,确定有机小分子与OEM的最优复配质量比为2∶3。进而通过电化学交流阻抗与极化曲线结合表面分析方法探索该复配比例下缓蚀剂浓度对L80钢的腐蚀抑制作用,不同复配缓蚀剂浓度下性能各有不同。量子化学计算与分子动力学模拟显示,有机小分子可有效嵌入OEM分子的直链间空隙,其N、S等活性原子与金属表面形成强吸附,提高膜层致密性与覆盖度,从而抑制Cl^-等腐蚀介质的扩散,实现协同缓蚀效果。结论 OEM与小分子缓蚀剂在2∶3时具有最好的缓蚀效果。尽管不同浓度下缓蚀效果最优的复配缓蚀剂组分略有区别,但随缓蚀剂浓度上升缓蚀效果提升。
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  蛋氨酸苯甲醛席夫碱对碳钢在1 mol/L HCl溶液中的缓蚀性能

  王秀梅, 董畅, 邓娟, 李卓, 田宇楠

  表面技术. 2026, 55(14): 77-88. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.007

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  目的 以醛胺缩合法合成一种蛋氨酸苯甲醛席夫碱(MBSB)化合物,研究其对碳钢在1 mol/L HCl溶液中的缓蚀性能,探讨其与碳钢的相互作用模式,分析其吸附机理。方法 以蛋氨酸和苯甲醛为原料,在NaOH的催化下经过脱水反应制备席夫碱。采用腐蚀失重实验、电化学测试、表面分析和分子动力学模拟等方法探究了MBSB对碳钢在1 mol/L HCl溶液中的缓蚀性能。结果 MBSB对碳钢在1 mol/L HCl溶液中的腐蚀起到优异的抑制作用,缓蚀效率随着MBSB添加浓度的增大而升高,随着温度的升高而逐渐降低,在303 K,MBSB添加浓度为150 mg/L时,缓蚀效率为96.8%（腐蚀失重结果）;MBSB是一种同时抑制阳极碳钢溶解和阴极析氢过程的混合型缓蚀剂。MBSB的添加使碳钢的电荷转移电阻和腐蚀反应活化能均增加。MBSB在碳钢表面的吸附遵循Langmuir等温吸附规律,是自发的物理吸附和化学吸附过程。MBSB在碳钢表面呈现近似平行的吸附构型,与碳钢表面发生相互作用而牢固吸附。计算的吸附能约为水吸附能的20倍,可以取代水分子而吸附于碳钢表面。结论 蛋氨酸苯甲醛席夫碱是碳钢在酸性溶液中的优良缓蚀剂,其通过静电引力及杂原子、—C==N—和苯环与碳钢表面进行多点位作用而形成缓蚀功能膜,为工业应用提供了理论依据、奠定了坚实的基础。
激光表面改性技术
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  激光沉积制备高含量SiCp增强Al基复合涂层的工艺优化及组织性能研究

  迟一鸣, 王珂, 钱大虎, 项大维, 范雅俊, 姚喆赫, 姚建华

  表面技术. 2026, 55(14): 89-101. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.008

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  目的 针对激光沉积高含量SiCp增强Al基复合材料过程中易出现成形不稳定、颗粒分布不均问题,通过优化激光工艺和搭接偏移距离,实现铝合金表面高含量SiCp增强Al基复合涂层的制备,显著提升其耐磨性能。方法 在7075铝合金表面激光沉积SiCp和AlSi10Mg混合粉末,系统讨论了激光功率、扫描速度及搭接偏移距离对成形质量和SiCp分布的影响,采用优化的工艺参数制备不同含量SiCp/Al复合涂层,探究凝固过程中SiCp/Al反应机理及不同SiCp含量下涂层组织、硬度及耐磨性能。结果 激光功率、扫描速度和搭接偏移距离对熔池稳定性及SiCp空间分布有重要影响,激光功率为2 000 W、扫描速度为15 mm/s、搭接偏移距离为2.1 mm时可获得表面平整、组织致密且SiCp分布均匀的复合涂层。该参数下制备了8%~20%（体积分数）的SiCp/AlSi10Mg复合涂层,其微观组织由弥散分布的SiCp、网状Al-Si共晶组织基底以及少量的Al₄C₃构成。随着沉积层中SiCp含量升高,硬度由1.475 GPa增至约1.685 GPa,弹性模量从86.39 GPa提升至94.769 GPa,磨损率从1 325.891 µm³/(N∙mm)下降至481.552 µm³/(N∙mm),耐磨性能显著提升。结论 通过合理选择激光沉积工艺,可制备出均匀致密的20%（体积分数）SiCp/AlSi10Mg复合涂层,熔池中SiCp与熔融Al之间的界面反应特征由直接界面反应机制与溶解-析出两种机制共同决定。弥散分布的SiCp与Al合金基底界面结合良好,有效提高了涂层的承载能力,显著提升了耐磨性能。
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  基于有限元仿真的激光冲击调控镍基高温合金熔覆层残余应力研究

  盛湘飞, 苟江龙, 朱明晋, 邹翔, 李智

  表面技术. 2026, 55(14): 102-114. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.009

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  目的 揭示激光冲击诱导应力波调控镍基高温合金熔覆层残余应力的作用机制及变化规律。方法 基于热-力顺序耦合等方法建立激光熔覆（LC）与激光冲击强化（LSP）复合工艺有限元模型,并采用表面平均残余应力（σ_avg）、残余应力波动幅值（Δσ）及残余压应力深度（h_avg）对熔覆层残余应力分布特征进行表征。结果 在本文工艺条件下,熔覆层残余应力以拉伸应力为主,最大为809 MPa。经LSP处理后,熔覆层应力出现释放与重构,表面及次表面均形成了压缩应力。此外,增加峰值压力P_max（由2.6 GPa至4.4 GPa）、脉宽τ（由6 ns 至22 ns）和搭接率β（由0%至80%）,均可获得较高水平的σ_avg（分别由274 MPa 转变至-455 MPa、198 MPa 转变至-397 MPa、21.5 MPa 转变至-204 MPa）和较大的h_avg（分别由0 mm 增至0.4 mm、0 mm 增至0.47 mm、0.03 mm 增至0.4 mm）;表面残余应力均匀性则随P_max的增加而降低（Δσ由61 MPa增至188 MPa）,随τ的增加出现先降低后波动振荡的变化趋势（Δσ由59 MPa增加至249 MPa）,随β的增加而增加（Δσ由440 MPa降低至27 MPa）。结论 LC过程会产生高幅值的拉应力,而LSP通过诱发表层材料发生高应变率梯度塑性变形,形成稳定有益的压缩残余应力场。通过合理优化LSP工艺参数可实现较高幅值、具有一定深度且分布均匀的压缩残余应力层。
功能表面及技术
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  亚毫米级凹槽阵列结构对17-4PH叶片材料水蚀抑制机理的数值研究

  邸娟, 徐进, 姬俊, 冯兴卓, 赵韩哲, 王建锋, 彭超义

  表面技术. 2026, 55(14): 115-123. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.010

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  目的 为探究亚毫米级凹槽阵列结构的尺寸参数对叶片材料抗水蚀性能的影响,优化表面结构参数,以实现汽轮机叶片材料抗水蚀性能的提升。方法 本文基于ANSYS/LS-DYNA非线性显式动力学软件,采用光滑粒子流体动力学（SPH）和有限元（FEM）耦合算法,建立了17-4PH叶片材料（含光滑表面及不同尺寸亚毫米级凹槽阵列结构）的水射流冲击数值模型,系统分析了不同槽宽（L）与槽间距（W）对材料水蚀累积质量损失及冲击压力的影响规律。结果 研究表明,与光滑表面相比,亚毫米级凹槽阵列结构可有效抑制叶片材料的水蚀损伤。当L/W比值为4或2且W≤200 μm时,凹槽结构抗水蚀效果显著;其中,L=400 μm、W=100 μm的凹槽结构经2.3 μs水射流冲击后,其累积质量损失（31.7 μg）和平均冲击压力（1.2 GPa）均为最低,表明该结构具备最优的抗水蚀特性。结论 在汽轮机叶片表面设计参数合理的亚毫米级凹槽阵列结构,可有效降低水射流冲击压力,减少材料累积质量损失,从而提升抗水蚀性能。本研究揭示了凹槽尺寸参数对叶片材料水蚀损伤行为的影响规律,为叶片抗蚀表面结构的优化设计提供了理论指导与基础数据,有助于保障设备的长期稳定运行。
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  仿生楔形脊超滑表面强化滴状冷凝特性及集水性能研究

  周振宇, 严正, 周野飞, 刘聪

  表面技术. 2026, 55(14): 124-133. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.011

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  目的 高效滴状冷凝对水收集、冷凝传热、海水淡化等应用至关重要。现有实现高效滴状冷凝的方法依赖精密的微纳结构设计,亟需简单的设计理念实现高效滴状冷凝。方法 受仙人掌刺的液滴定向输运特性和猪笼草超滑表面液滴低黏附特性的启发,提出一种仿生楔形脊超滑表面来强化滴状冷凝。依次采用微铣削、沸水蚀刻、低表面能处理及油浸渍的工艺流程,在铝合金基底上制备楔形脊超滑表面,并系统探究了普通平面超滑表面和楔形脊超滑表面的冷凝液滴动力学行为和水收集性能。结果 研究表明,楔形脊能够实现冷凝液滴的定向输运,从而加速冷凝液滴的合并生长;同时超滑界面有效降低了冷凝液滴的脱离尺寸,上述特性共同实现表面滴状冷凝强化。通过水收集实验进一步证明了楔形脊超滑表面强化冷凝的显著优势,当湿空气温度为13.7 ℃,空气湿度95.7％,样品表面温度为(1±0.1) ℃时,楔形脊超滑表面的平均水收集量是普通平面超滑表面的1.9倍。结论 通过模仿仙人掌刺和猪笼草超滑表面的界面特性提出的楔形脊超滑表面,能够实现高效滴状冷凝,这项基础认知与创新设计方法可广泛应用于各类集水系统与相变传热装置。
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  基于种子生长法构建超疏水砂芯漏斗及油水分离性能研究

  杨福生, 金志华, 张振宇, 陈永哲, 马乐, 柯浩元

  表面技术. 2026, 55(14): 134-142. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.012

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  目的 开发一种高效、简单的复合工艺,制备出具有超疏水-超亲油性能的砂芯漏斗,为分层油水混合物和油包水乳液的分离提供一种简便、有效的方法。方法 利用简单的种子生长法,在常温条件下在砂芯漏斗上沉积“乳突”状的纳米银粗糙结构,再用十八烷基三甲氧基硅烷（OTMS）进行修饰,制备出具有超疏水性能的砂芯漏斗。采用扫描电子显微镜（SEM）、接触角测定仪（CA）对改性前后砂芯漏斗的微观结构及润湿性能进行表征,系统研究了改性后砂芯漏斗对分层油水混合物的分离效率、油包水乳液的分离效率、循环利用性和化学稳定性。结果 改性后的砂芯漏斗负载微纳米尺寸Ag⁰,水滴和油滴在其表面的接触角分别为162°和0°,对各种类型的分层油水混合物及油包水乳液分离效率均在95.6%以上,且具有良好的循环使用性,即使在各种严苛环境下,仍能保持超疏水的特性,表现出优异的化学稳定性。结论 实验制备的超疏水-超亲油砂芯漏斗不但能分离分层油水混合物还能分离油包水的乳液,是一种能应用于生产生活中的含油污水治理材料。
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  基于光谱调控与超疏水协同效应的透明复合涂层制备及特性研究

  房靖凯, 黄延凯, 张政, 朱浩君, 李程源, 王程超, 马兰新

  表面技术. 2026, 55(14): 143-153. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.013

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  目的 针对传统光谱选择性涂层易污染、功能单一与耐久性不足的瓶颈,本研究开发了一种集光谱调控与超疏水自清洁功能于一体的透明复合涂层。方法 通过将氧化铟锡（ITO）纳米颗粒、紫外吸收剂与聚二甲基硅氧烷（PDMS）基体复合,并在表面喷涂疏水型二氧化硅（SiO₂）纳米颗粒,构建了兼具多重功能的新型复合涂层（TSOM@Glass）。结果 研究了该涂层的疏水性、光学性能、隔热性能、抗紫外线性能和自清洁性能。结果表明,该涂层在可见光波段具有高透过率（可见光透光率T_lum=0.52）,并能有效屏蔽紫外（紫外光透光率T_UV=0.01）与隔绝近红外热量（红外透光率T_NIR=0.39）,同时其表面还具备超疏水特性（水接触角162.3°,滚动角9.7°）。与普通玻璃和商用ITO玻璃相比,该涂层在隔热测试中可使吸热物体的降温幅度分别达8.4 ℃和3.9 ℃,涂层厚度约为19.5 μm,经144 h紫外老化测试后,表面水接触角仍可维持150°以上,展现出良好的抗紫外老化能力与自清洁性能。结论 与普通玻璃和商用ITO玻璃相比,TSOM@Glass具有较好的隔热性能和疏水性能。通过喷涂工艺可优化其疏水性,所制备涂层将光谱选择性与超疏水特性集成于一体,为建筑节能窗、车窗等户外透明材料提供了一种多功能一体化解决方案,具有重要的工程应用价值。
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  黑色素对SnO₂的生物杂化研究及其在光电探测器中的应用

  李庆宏, 孙万海, 陈昌程, 王虹霞, 郭章伟, 张晶, 罗胜耘, 郭娜, 柳凯祥, 罗光灿, 刘涛

  表面技术. 2026, 55(14): 154-165. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.014

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  目的 研究细菌分泌的黑色素作为电子传输层对SnO₂的生物杂化行为,探究黑色素提升光电探测器性能的内在机制,探索黑色素的功函数调控工艺。方法 将黑色素通过旋涂法与SnO₂薄膜构建异质结,构筑了垂直结构的FTO/SnO₂/黑色素/Au光电探测器,通过表面形貌、结构、电学与光学表征手段,系统描述了黑色素对半导体材料的生物杂化行为,并优化了探测器的光电探测参数。结果 制备的SnO₂薄膜由20~50 nm的SnO₂纳米颗粒组成,与色素形成了肖特基接触。随着退火温度升高,黑色素导电性能逐渐提升,功函数下降。黑色素在60 ℃退火温度下使器件呈现最佳探测性能：-2 V偏压下,光响应度与探测率分别为54.20×10³ mA/W与4.58×10¹⁵ Jones。该器件不仅展现出优异的弱光探测性能以及高耐久性,还可对400~600 nm波段的可见光产生光电效应,实现多波段光电探测。结论 黑色素具有良好的吸附性,提高了其在材料表面的成膜性与完整性,降低材料高比表面积导致的缺陷态密度,其高导电性加速了载流子在界面处的转移。得益于氧化还原循环特性,色素层中电子转移速率显著加快,有效抑制了电子-空穴的非辐射复合。此外,色素与SnO₂生成窄带隙的有机锡中间产物,使器件实现对可见光探测。退火处理让色素发生酯化聚合反应,增强了导电性能并降低功函数,提高了器件的光电探测效果。
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  具有高湿态黏附与抗溶胀特性的聚电解质水凝胶传感界面构建及应用

  王宇盈, 周文强, 蒋金, 林海默, 傅诗铭, 郑高峰, 张陈涛

  表面技术. 2026, 55(14): 166-175. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.015

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  目的 针对传统水凝胶电极在长时表面肌电（sEMG）监测中因溶胀导致的界面接触失稳与信号失真问题,制备了一种聚电解质增强型抗溶胀柔性电极并构建了肌肉疲劳监测系统。方法 采用聚乙烯醇（PVA）与明胶（Gelatin）构建物理骨架,引入[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵（AETMAC）与聚丙烯酸钠（PAAS）形成离子导电网络,利用PAAS的渗透压机制抑制溶胀;通过部分还原氧化石墨烯（p-rGO）与单宁酸（TA）进行表面功能化改性,以提升材料的导电性与界面黏附力。基于该电极构建了针对疲劳特征频段（20~150 Hz）的采集终端,联合时频域特征评估肌肉疲劳。结果 实验表明,该电极离子电导率达1.54 S/m,皮肤黏附力为11.36 kPa;在生理盐水中浸泡160 h后的平衡溶胀率仅为4.36%,表现出优异的湿环境稳定性。监测系统在450 Hz采样率下实现了约36 dB信噪比的高保真信号采集,并成功捕捉到疲劳引起的中值频率由64.2 Hz向58.3 Hz的漂移。结论 该电极有效解决了传统湿电极在湿环境下易溶胀和界面失稳的问题,结合所构建的系统实现了肌肉疲劳的精确量化评估,在可穿戴健康监测及人机交互界面领域具有应用价值。
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  微纳结构与成分协同调控医用钛合金表面综合性能

  马小寒, 冯隽洁, 苏呷古沙, 王振宇, 刘启昌, 杨兆莹, 吴同, 陶琳, 乔红超, 杨玉玲

  表面技术. 2026, 55(14): 176-188. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.016

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  目的 打破传统表面改性技术难以协同优化生物活性与抗菌性能的局限。方法 本研究创新性地将Cu²⁺引入碱热处理工艺,在构建微纳结构的同时引入抗菌性离子,采用一步法复合碱热处理的方法协同调控TC4(Ti6Al4V)表面综合性能。采用X射线衍射仪(XRD)、激光共聚焦显微镜、接触角测量仪表征表面形貌与理化特性,采用直接接触法评估体外抗菌性能,并采用体外生物学研究方法对样品表面生物活性进行表征。结果 TC4经复合碱热处理后,表面可由XRD检测出α-Ti、β-Ti以及Cu₂O的衍射峰,其中Cu₂O衍射峰强度随混合碱液中n(Cu(OH)₂)增加而增强,表明样品表面形成微米-纳米多级多孔粗糙结构并成功引入Cu₂O相;表面粗糙度显著升高,并可由n(Cu(OH)₂)定向调控;水、甲酰胺与二碘甲烷三组液体在处理后样品表面的接触角相比未处理样品皆有减小,并通过MATLAB计算得出处理后样品的相应表面自由能高于未处理样品,表面润湿性得到显著提升;在样品表面接种金黄色葡萄球菌,测得处理后样品抗菌率皆大于99%,呈强抗菌性;体外生物学实验也表明复合碱热处理赋予样品一定的生物活性和成骨活性。结论 本实验通过一步法复合碱热处理方法同时改善了TC4表面生物惰性与抗菌性,为优化钛基植入体综合性能提供了新的理论指导及技术支撑。
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  缓降解促骨活性的镁合金微纳多孔表面结构

  何建斌, 李怡昕, 宋露瑶, 任建曾, 金卫红, 于振涛

  表面技术. 2026, 55(14): 189-204. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.017

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  目的 镁合金因其良好的生物相容性和可降解性,是引导骨再生膜的有前景的候选材料。然而,其降解过程常伴随局部碱化和金属离子过度释放,显著影响细胞活性。因此,亟需通过表面改性减缓镁合金的降解并促进骨细胞活性。方法 采用电化学处理结合酸洗工艺,在AZ31B镁合金表面构建微纳米多孔结构,通过表面表征方法与电化学测试对其表面形貌、成分、粗糙度、润湿性及降解行为进行表征,并结合体外细胞实验评价其生物学性能。结果 在AZ31B镁合金表面成功构建了平均长轴为(2.47 ± 1.79) μm、平均短轴为(1.10 ± 1.12) μm的微纳米多孔结构,该表面呈弱疏水特性,孔隙结构可产生“气垫效应”,阻碍腐蚀性介质的快速渗透,从而减缓镁基体的降解。与基体相比,多孔表面血小板黏附减少,且未见明显激活,溶血率低于5%。该结构可增加细胞-材料界面的锚定点,促进伪足显著伸长,从而增强细胞黏附。同时,其弱疏水特性有利于蛋白质吸附,表面蛋白质吸附量达(0.527 ± 0.018) μg/cm²,显著高于AZ31B基体的(0.398 ± 0.048) μg/cm²,进一步促进了早期细胞黏附。该结构在细胞培养中表现出优异的增殖性能,第1天细胞存活率达(104.8 ± 4.2)%,证实了其促进细胞生长的特性。结论 该微纳多孔结构可作为多功能平台,为镁基生物材料的表面功能化与性能优化提供思路与技术基础。本研究表明,合理的表面微结构设计是实现降解行为与生物活性协同调控的有效策略,可为未来高性能可降解镁基植入物的开发提供有价值的指导。
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  镍钛合金表面改性与橡胶黏合增强机制的研究

  张跃宏, 高德龙, 张杨, 隋金洁, 李荣广

  表面技术. 2026, 55(14): 205-213. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.018

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  目的 研究氟化膜前处理对轮胎镍钛合金丝镀层结合力的影响以及氰化镀黄铜工艺参数对镀层表面结构和元素含量的影响,并探究其不同工艺参数下对镀层与橡胶之间黏合性能的影响。方法 以镍钛合金为基体,采用电沉积方式氰化镀黄铜,研究氟化膜前处理工艺参数对镍钛合金丝镀黄铜镀层结合力的影响,氰化镀黄铜工艺参数对镍钛合金丝镀黄铜的表面形貌影响,并通过研究镍钛合金丝镀黄铜后与橡胶黏合力性能分析,确定最佳的工艺参数。结果 氟化膜前处理技术对镍钛合金丝镀黄铜的结合力有显著影响,随着处理次数增多和时间延长,镍钛合金丝镀黄铜的结合力逐渐增大,但对镍钛合金丝镀黄铜的元素含量没有显著影响;电流密度和电镀时间对镍钛合金丝镀黄铜镀层的微观结构、元素比例以及镀层厚度具有调控作用;当电流密度为7 A/dm²以及电镀时间为20 min时镀层的黏合力达到最大,此时镍钛合金丝镀黄铜的镀层与橡胶黏合力为140 N/mm²。结论 氟化膜前处理对镀层结合力有较大影响并对镀层元素含量影响较小,氰化镀铜工艺参数对镀层形貌、元素含量及镀层厚度影响较大,并且镀层的元素含量和镀层厚度对橡胶黏合力有较大影响。
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  三元复合催化剂UiO-66-NH₂@TiO_2-x@GO的制备及其混凝土涂层光催化降解甲醛性能研究

  刘红霞, 曹忠红, 田晓蓉

  表面技术. 2026, 55(14): 214-223. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.019

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  目的 制备三元复合催化剂UiO-66-NH₂@TiO_2-x@GO并研究其混凝土涂层光催化降解甲醛性能等。方法 基于溶胶凝胶法、H₂/Ar还原和溶剂热法分别制备TiO_2-x及由TiO_2-x、UiO-66-NH₂和GO构成的二元有机-无机杂化材料,进而合成UiO-66-NH₂@TiO_2-x@GO三元复合体系,并表征了催化剂的微观结构、比表面积和对可见光/紫外光的吸光能力。以甲醛为目标污染物,探究了不同光催化剂去除甲醛的能力。结果 制备的含氧空位的复合催化剂UiO-66-NH₂@TiO_2-x@GO可高效利用可见光,以对甲醛催化降解,当光催化涂层中UiO-66-NH₂@TiO_2-x@GO含量（质量分数）分别为2%、3%时,甲醛的去除率最高可达约97%和100%。同时,所制备的三元复合催化剂涂层的光催化性能和稳定性优异,在多次的反复使用中,对甲醛的去除率仍可保持在99%左右。结论 成功制备出了一种含氧空位的三元复合光催化剂,并表现出了高效且稳定的光催化降解甲醛性能,为制备具有有效去除化学有机挥发物的环保建筑涂层材料提供了一种有效的科学方法。
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  健那绿及其复合添加剂作用电解铜箔组织性能研究

  刘家良, 李永乐, 廖洁娜, 张云朋, 刘俊, 黄剑, 齐亮, 杨红光, 齐素杰, 樊小伟

  表面技术. 2026, 55(14): 224-233. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.14.020

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  目的 电解铜箔作为锂离子电池负极集流体与印制线路板的导体材料,其力学性能和表面质量直接受电解液添加剂影响。方法 开发了一种含健那绿复合添加剂体系,采用直流电沉积制备低轮廓锂电铜箔,提升抗拉强度,满足锂电池对高力学性能的需求。结果 实验通过分子能级计算,结合LSV、SEM、CLSM、XRD、EBSD分析以及力学拉伸测试,研究健那绿（JGB）作用电沉积铜箔组织结构。添加Cl^-使单一JGB的去极化行为整体转变为协同作用的极化行为,初始沉积电位由-0.22 V负移至-0.25 V。由于JGB的分子轨道能级差ΔE仅1.14 eV,电子结构容易发生轨道相互作用,表现出更强的强配位与界面吸附能力,阻碍Cu²⁺还原,进而抑制铜快速沉积。加入1 mg/L的JGB时,铜箔表面粗糙度降低至1.25 μm,衍射峰呈晶面(220)择优取向的织构T_c为81.10%。添加硫脲（TU）,初始沉积电位进一步负移至-0.27 V,TU分子含—NH₂和C==S基团,发生Cu²⁺配位,与JGB产生电化学拮抗协同作用,增强阴极极化。TU的分子轨道能级差ΔE大至6.02 eV,主要表现在分子中具有孤对电子的硫原子上,优先吸附在铜沉积表面的高能活性位点,促使铜箔平整沉积,降低表面粗糙度。此外电结晶的晶体结构转变为致密的晶面(111)取向生长,并形成细晶强化机制。结论 最终实现VMS+Cl^-+JGB+TU体系获得粗糙度1.17 μm、晶粒尺寸0.56 μm、抗拉强度607 MPa、延伸率2.10%的高性能铜箔。