2026年, 第55卷, 第16期　
刊出日期：2026-08-25

  

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专题——难加工材料精密加工
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  激光定向能量沉积不锈钢件加工性能及表面质量研究

  李基宁, 徐一夫, 赵成钰, 高栋, 路勇, 朱英男, 邓柯楠

  表面技术. 2026, 55(16): 1-10. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.001

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  目的 探究增减材复合制造不锈钢件过程中增材余温对减材加工过程中刀具磨损及表面粗糙度的影响,在干式切削条件下选择合适的增材余温进行减材加工,以实现对加工表面质量的控制,从而延长增减材复合制造不锈钢件的使用寿命,并提升其服役性能。方法 针对定向能量沉积不锈钢316L件,建立一种基于修正Johnson-Cook本构方程的本构模型,并通过二次开发建立切削仿真模型,通过应力-应变曲线和切削力验证了模型的准确性。基于有限元切削仿真,模拟切削过程中增材余温引起的工件温度升高对刀具表面温度及加工表面流动应力的影响。结合切削试验,对切削性能及加工表面质量进行分析。结果 通过切削仿真和实验可以观察到工件温度在20~400 ℃范围内,随着工件温度升高,切削力和加工表面流动应力逐渐降低,切削比能逐渐降低。当温度在260~400 ℃范围内时,温度过高导致刀具磨损加剧,刀具磨损量增大,表面质量下降,刀具磨损对表面质量的影响较大。结论 在增减材复合制造过程中,选取合适的增材余温能够在降低刀具磨损的同时,降低切削比能,减少能量消耗,提高加工表面的质量。
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  激光沉积参数对镍钛合金成形与磨损的影响

  郭玮朝, 高嵩, 邢亚生, 梁笑, 郭晶

  表面技术. 2026, 55(16): 11-29. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.002

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  目的 揭示激光功率-扫描速度匹配对激光定向能量沉积NiTi合金表面成形、相变响应、力学性能及干摩擦磨损行为的影响。方法 以NiTi粉末为原料,采用500、540 W激光功率和260、300、340 mm/min扫描速度制备试样,通过三维形貌、SEM/EDS、XRD、DSC、压缩、显微硬度、纳米压痕和干摩擦磨损试验表征。结果 500 W下扫描速度由260 mm/min增至340 mm/min时,表面缺陷面积分数由0.78%增至4.35%,B2相相对峰面积占比由95.4%降至93.1%,纳米硬度由4.268 GPa降至2.987 GPa,平均磨痕宽度由642.18 μm增至705.84 μm,稳态摩擦系数升至0.878 6。540 W下各指标随扫描速度增加先改善后劣化,其中540 W、300 mm/min试样的S_a、S_q分别为2.3、2.9 μm,缺陷面积分数仅0.36%,B2相相对峰面积占比为96.7%,冷却、加热相变焓为9.6、9.1 J/g,压缩断裂强度和断裂应变分别为3 422.4 MPa和7.54%,纳米硬度达4.921 GPa,磨痕宽度及稳态摩擦系数分别为622.36 μm和0.845 8。该试样磨痕Fe、O信号较弱,钢球材料转移、氧化磨屑附着和局部剥层受到抑制,磨损以轻微磨粒磨损为主;500 W、340 mm/min试样则表现为磨粒磨损、黏着转移、氧化磨损和局部剥层共同作用。结论 540 W、300 mm/min为较优组合,可协调粉末熔化、熔池铺展、熔道搭接与热积累,降低缺陷并提高抗变形能力。其名义能量输入并非最高,表明NiTi合金成形与磨损不能仅用能量输入解释。
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  基于微量润滑的超声振动辅助切削加工性能研究

  孔令昊, 周阳, 郝兆朋, 范依航, 陶金

  表面技术. 2026, 55(16): 30-42. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.003

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  目的 镍基高温合金铣削过程中,高切削力与高切削温度易导致刀具快速磨损及表面质量恶化,而单一超声振动加工的润滑冷却能力有限。因此,提出将微量润滑技术与超声振动铣削相结合的方法,并从毛细管润滑渗透机理、热力学仿真分析与铣削实验验证三方面系统研究该工艺改善润滑条件与加工效果的作用机制。方法 基于刀-屑接触区毛细管理论建立正三棱锥模型,揭示润滑渗透机理,通过热-力耦合有限元分析阐明Minimal Quantity Lubrication（MQL）与超声振动协同降低铣削力与温度的作用规律,并通过镍基高温合金铣削实验验证仿真结果的准确性。结果 在MQL辅助超声振动铣削镍基高温合金GH4169的过程中,铣削力较干切削降低20%~35% （当超声振幅由0增至3 μm时,MQL工况下铣削力由约60 N降至50 N）,切削温度最大降幅达14.8%;仿真与实验的铣削力变化趋势高度一致（误差<10%）,切削温度平均误差控制在3.7%~10.3%,验证了所建热-力耦合模型的有效性。结论 MQL对辅助超声铣削GH4169铣削具有很好的润滑冷却作用,可有效延长刀具的使用寿命,两者协同作用可有效改善镍基高温合金的切削性能。
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  基于分子动力学的振动辅助磨削对镍基高温合金加工硬化行为的影响

  刘忠悦, 范依航, 郝兆朋

  表面技术. 2026, 55(16): 43-53. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.004

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  目的 振动辅助磨削作为一种新型精密加工方法,可通过周期性的载荷-卸载和间歇接触效应改善材料去除行为。然而,振动辅助磨削对镍基高温合金加工硬化的影响机制,尤其是不同工艺参数条件下微观调控规律,目前尚未得到系统研究。因此,本文旨在揭示振动辅助磨削工艺参数在原子尺度上对镍基高温合金加工硬化行为的影响规律及内在机理。方法 采用分子动力学仿真方法建立了不同振幅与振动频率条件下的单颗磨粒振动辅助磨削模型。基于工件外加应力、温度、位错密度及位错演化行为的变化规律,系统分析不同振动切削参数对材料加工硬化的影响机制。结果 研究表明,加工硬化本质上来源于位错运动受阻,其程度与工件内部位错密度密切相关,并可表示为加工硬化程度随位错密度增大而增强。随着振幅和振动频率的增加,磨削区局部应力降低、温度升高、位错迁移率增大,工件内部位错密度及位错障碍结构明显减少,从而减弱加工硬化。结论 研究结果揭示了振动辅助磨削工艺参数对镍基高温合金加工硬化的微观调控机制,可为高温合金高质量低损伤加工提供理论依据。
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  基于表层改性与微织构技术协同调控的TC4加工表面质量研究

  佟欣, 王佰艺, 杨树财, 刘峰, 张金炜

  表面技术. 2026, 55(16): 54-65. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.005

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  目的 针对TC4钛合金球头铣刀铣削过程中界面黏附强、切削载荷大和加工表面质量不稳定等问题,提出工件表层改性与微织构球头铣刀协同调控切削界面状态的方法,以提高TC4钛合金铣削过程稳定性和加工表面质量。方法 采用化学介质改性、脉冲离子渗硫改性和活性介质涂敷改性调控TC4钛合金表层状态,结合SEM、EDS表征和铣削力测试分析不同改性方式对切削界面的影响;在此基础上,以石墨烯涂敷改性TC4为加工对象,设计微织构球头铣刀铣削试验,研究织构直径、织构间距、激光功率、扫描速度和扫描次数对加工表面质量的影响。结果 未改性TC4钛合金的75次加工平均铣削力为162.54 N;化学介质改性和脉冲离子渗硫改性均可降低铣削力,平均铣削力分别降至145.25和143.73 N,降幅分别为10.64%和11.57%;其中,石墨烯涂敷改性试样铣削力最低,平均值为140.17 N,较未改性试样降低了13.76%;微织构球头铣刀与石墨烯涂敷改性层协同铣削后,在所选参数范围内工件表面粗糙度最低降至0.279 μm。结论 工件表层改性可削弱刀具-工件界面的黏附和摩擦阻力,刀具微织构可进一步改善刀-屑接触状态;二者协同作用能够有效改善TC4钛合金球头铣刀铣削表面质量。
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  激光-超声振动辅助切削SiCp/Al复合材料颗粒断裂去除行为及表面质量研究

  林洁琼, 付绍全, 张翠翠, 周岩, 任健鑫, 谷岩

  表面技术. 2026, 55(16): 66-81. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.006

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  目的 阐明增强相颗粒的断裂演化机制与材料去除行为规律,对提升SiC_P/Al金属基复合材料加工表面成形质量、精准优选切削工艺参数及构建高效加工工艺体系具有重要的理论价值与工程指导意义。方法 本文依托Abaqus有限元软件构建SiCP/Al复合材料细观切削仿真模型,结合切削过程颗粒应力分布与基体塑性变形特征,对比分析激光超声振动辅助切削、激光辅助切削、超声振动辅助切削及常规切削4种工艺,明确不同工况下SiC颗粒断裂形式、裂纹扩展规律与材料去除机理的差异。通过数值模拟表征不同切削工艺的表层微观损伤特征,结合实际切削试验,利用表面形貌与粗糙度实测数据验证仿真模型的准确性,进一步分析切削速度、切削深度、进给量等工艺参数对不同加工方式下表面粗糙度的影响规律。结果 仿真与试验结果表明,激光超声复合切削可协同发挥热软化与动态冲击作用,实现SiC颗粒可控渐进脆断与界面协同剥离,材料去除过程稳定有序,表面粗糙度最大降幅可达24.86%,可有效抑制颗粒剥落、表面划痕、基体撕裂等加工损伤,在提升工件表面完整性方面效果最优。此外,工艺参数会显著影响复合加工的作用效果,直接改变表面质量改善程度。故而依据实际加工需求合理选配加工参数,是充分发挥该复合切削工艺优势,实现SiCP/Al复合材料高质量切削加工的重要前提。结论 激光超声振动辅助切削在改善工件加工表面形貌、降低表面粗糙度、抑制表层加工损伤等方面具备显著技术优势,可有效提升复合材料切削加工表面完整性。而加工工艺参数的合理匹配与优选,是充分释放该加工方式性能潜力、发挥其表面提质增效作用的关键。
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  脉冲激光-超声振动辅助加工SiCp/Al复合材料亚表面损伤形成与抑制机理研究

  任健鑫, 于保军, 张翠翠, 周岩, 谷岩, 林洁琼

  表面技术. 2026, 55(16): 82-97. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.007

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  目的 SiCp/Al因其高比强度和低热膨胀系数,在航空航天及国防工业中具有广泛应用。然而,该材料的高硬度与显著的非均质性导致传统机械加工中存在切削力过大、颗粒脆性断裂及严重的亚表面损伤等缺陷。本文提出采用脉冲激光-超声振动辅助切削（PLUVAT）加工技术,通过复合能场的协同作用改善加工表面完整性。方法 研究通过构建有限元切削模型,分析了热-力耦合场对颗粒破碎路径的影响,并结合SEM形貌图与EBSD显微表征技术从多尺度视角深入探究了亚表面损伤的抑制机理。结果 研究表明,与传统加工（CT）相比,PLUVAT工艺下表面粗糙度显著下降38.5%。仿真图揭示了脉冲激光产生的瞬时热软化效应降低了Al基体对SiC颗粒的约束应力,而超声波的冲击效应改变了应力的传递方向,有效抑制了微裂纹向基体内部的扩展。亚表面层组织演变分析发现,复合能场触发了基体组织的显著演化。EBSD分析显示,加工区域发生了明显的动态再结晶现象,特定晶向的分布频率因能场导致的晶格转动而改变。此外,PLUVAT促使加工诱导的位错发生合并,亚表面层内最大局部取向差（KAM）相比CT降低了22%,有效释放了由于变形产生的残余内应力,提高了晶粒延伸率。结论 综上所述,PLUVAT通过优化颗粒破碎模式及诱导基体微观组织回复,实现了对亚表面损伤的深度抑制。本研究揭示了复合能场与非均质材料相互作用的微观机制,为SiCp/Al的精密制造提供了理论支撑与工艺指导。
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  超声振动切削对SiC_f/Al去除机理与表面形貌的影响

  卢明明, 郭柯含, 杜永盛, 乔准, 贾和坤

  表面技术. 2026, 55(16): 98-112. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.008

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  目的 研究超声椭圆振动对纤维增强铝基复合材料（SiC_f/Al）复合材料去除机理及表面质量的影响规律,使得这种加工技术应用于连续纤维增强金属复合材料中。方法 基于ABAQUS显式动力学方法,构建考虑碳化硅纤维、铝基体及界面行为的三维微观切削模型,对普通切削（CC）与超声椭圆振动切削（UEVC）在不同切削深度下的材料去除行为进行对比分析;结合超精密车削实验,对加工表面粗糙度进行测量,实现仿真与实验的交叉验证。结果 UEVC条件下刀具周期性接触-分离特征,这显著降低了切削区应力集中与界面摩擦累积,使纤维断裂趋于局部化与规则化,界面脱黏与拔出现象得到有效抑制;铝基体以稳定剪切流动为主,侧向堆积与翻卷明显减弱,从而获得更均匀的表面形貌。在5~25 μm切深范围内,UEVC所加工的表面粗糙度由0.115 μm增加到0.224 μm,而CC所加工的表面粗糙度由0.195 μm增加到0.442 μm。可以看出,UEVC表面粗糙度整体低于CC,且随切深增加表面质量恶化程度较小,表现出更好的加工稳定性。结论 超声椭圆振动通过改变刀具运动轨迹与载荷作用方式,实现了对纤维脆性断裂行为与基体塑性流动的协同调控,使材料去除由非协调复合损伤向可控剪切主导转变,从而显著改善SiC_f/Al复合材料的表面完整性。研究结果可为连续纤维增强金属基复合材料的低损伤高质量加工提供理论依据与工艺参考。
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  初始损伤对熔石英磨削影响机制的分子动力学研究

  林洁琼, 李国庆, 谷岩, 赵佳鑫, 付斌

  表面技术. 2026, 55(16): 113-130. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.009

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  目的 熔石英广泛应用于光学系统以及高端装备领域,对加工中的损伤控制要求较高。在多次加工中,前次加工引入的损伤会改变后续磨削材料的初始状态,明确其如何影响后续磨削过程,对制定高效率、低损伤的加工方案具有重要意义。研究旨在揭示初始损伤对熔石英后续磨削的影响,并分析超声振动辅助磨削的损伤调控作用。方法 建立熔石英单磨粒磨削分子动力学模型,根据不同切深下响应变化建立损伤程度依次加剧的3种材料模型,分析其在常规磨削中的差异与超声振动辅助磨削对加工损伤的抑制作用。结果 材料损伤程度随切深增大而加剧。归一化切深λ=0.20建立的损伤材料在后续磨削中仍会产生较为明显的新增致密化层;由λ=0.60建立的损伤材料在后续磨削中表面轮廓和内部结构变化较小;由λ=1.00建立的损伤材料去除更明显,但亚表面结构不均匀性进一步增强。超声振动辅助磨削显著降低磨削过程中的平均法向力,抑制了剪切变形向亚表面扩展,并减弱了网络连接角收缩和亚表面致密化。结论 材料损伤程度随切深增大而增强,初始损伤程度会改变材料在后续磨削中的损伤演化,磨削结果不随损伤程度单调变化。超声振动辅助磨削可降低平均法向力及亚表面致密化程度。
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  碳化钨微结构加工用聚晶金刚石微细球头铣刀结构设计及铣削性能研究

  苏志朋, 梁志强, 马悦, 杜宇超, 邢世文, 周天丰, 王西彬

  表面技术. 2026, 55(16): 131-142. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.010

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  目的 碳化钨具有高硬度、高耐磨性以及化学惰性强等优点,是制造长寿命微结构模具的理想材料。为实现碳化钨微结构表面的高质量加工,设计了3种不同结构的聚晶金刚石微细球头铣刀,给出了适合碳化钨加工的聚晶金刚石微细球头铣刀结构参数。方法 基于平面、柱面和球面几何相交原理,设计平面前刀面、柱球面以及双柱面聚晶金刚石微细球头铣刀结构。通过开展碳化钨微细铣削仿真和试验,研究刀具结构对碳化钨微结构铣削表面粗糙度、微铣削力以及刀具磨损的影响,给出适用于碳化钨微结构加工的微细球头铣刀结构参数。结果 有限元仿真结果表明,柱球面聚晶金刚石微细球头铣刀的铣削静水应力最小,平面前刀面聚晶金刚石微细球头铣刀的铣削静水应力介于二者之间。碳化钨微细铣削试验表明,自主设计的3类聚晶金刚石微细球头铣刀加工表面形貌均匀、一致性好,无明显撕裂、凹坑等损伤缺陷,表面质量优于商用无切削刃聚晶金刚石微细球头铣刀。双柱面金刚石微细球头铣刀的铣削表面质量最好,微铣削力相对较小。柱球面金刚石微细球头铣刀的磨损量最小。结论 自主设计的3种结构聚晶金刚石微细球头铣刀性能优于商用刀具。其中,双柱面聚晶金刚石微细球头铣刀的铣削质量最好,柱球面聚晶金刚石微细球头铣刀的抗磨损性能最好。
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  基于中心凹凸特征光学曲面自适应截断慢刀伺服车削路径优化

  张霖, 李树伟, 陈爽, 方钰, 林洁琼

  表面技术. 2026, 55(16): 143-155. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.011

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  目的 具有中心凹凸形貌特征的光学曲面在光束整形、能量重分布及像差校正等应用中,能够实现紧凑高效的光场调控,然而其非单调的高度分布与局部几何突变,导致慢刀伺服车削过程中刀具路径存在大量无效切削行程。传统螺旋线路径策略要求刀具在每一切削层完整遍历整个径向区域,即便局部轨迹不产生实际材料去除,仍需执行相应联动运动,严重制约加工效率。方法 针对上述问题,本文提出一种基于曲面特征自适应的动态路径截断优化方法。该方法首先依据曲面中心与边缘的凹凸特性构建分层刀具路径,进而通过空切临界离散点搜索识别各加工阶段的无效切削区,最终在不改变精加工轨迹、刀具路径连续性与最终设计面形的前提下,对螺旋加工路径实施径向截断重构。结果 本文以典型塔形环面为例,在Nanoform X超精密机床上开展慢刀伺服车削验证,并采用PGI Optics轮廓仪与Zygo NewView白光干涉仪分别表征面形精度与表面质量。实验结果表明,所提优化方法使总加工时间缩短约31%;优化前后表面粗糙度S_a分别为12.008 nm与11.464 nm,平均S_z值分别为0.216 μm与0.139 μm。结论 可见,动态截断策略在未牺牲面形精度与表面完整性的前提下,显著提升了慢刀伺服车削效率。该研究为复杂光学曲面高效、确定性的超精密加工提供了一种可行的路径规划方案。
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  基于装配预紧控制的振动辅助加工装置输出性能优化

  宋盾兰, 段庆安, 林洁琼, 王继伟, 王荣奇, 郝兆朋, 周晓勤

  表面技术. 2026, 55(16): 156-166. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.012

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  目的 针对振动辅助加工装置输出位移波动的问题,以二维非共振直驱抛光工具系统为研究对象,通过优化压电陶瓷驱动器的装配预紧力,提升其振动输出性能。方法 基于MCM法和数值模拟完成装置的结构设计,并通过振动辅助装置性能测试平台,评估其振动性能。测试压电陶瓷驱动器在不同输入电压下,外部预紧力变化对振动辅助加工装置输出位移的影响规律。结果 实验结果表明,压电陶瓷驱动器的外部预紧力对振动装置的输出位移具有规律性调控作用,预紧力在60~180 N范围内输出位移整体呈现先升后降的趋势,并于90 N时输出位移达到最优,且该最优值在30~150 V电压范围内具有普适性。利用施加最优装配预紧力的二维振动辅助抛光装置对铝合金表面进行抛光,经35 min抛光,工件表面粗糙度S_a由0.262 μm降至0.098 μm。结论 通过预紧力调控,可在不改变驱动电压的条件下,有效调节输出位移,为振动辅助加工的主动控制与性能优化提供了新途径,增强系统对不同加工工况的适应能力,以此提高振动辅助加工系统的可靠性,为振动辅助加工的产业化探索提供一定的支撑。
腐蚀与防护
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  多组元稀土硅酸盐环境障涂层材料研究进展

  刘原, 邵建伟, 苏杭, 吴萌萌, 雷力明, 李树索, 宫声凯

  表面技术. 2026, 55(16): 167-189. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.013

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  面向SiC_f/SiC陶瓷基复合材料环境障涂层的高温服役需求,稀土硅酸盐正由单一组元向多组元协同设计发展。本文系统综述RE₂SiO₅和RE₂Si₂O₇的晶体结构、热物理性能及高温水氧/CMAS腐蚀行为,比较2类材料在热膨胀匹配、相稳定性和环境耐久性方面的差异。RE₂SiO₅环境稳定性较好,但热膨胀失配风险较高;RE₂Si₂O₇与基体热匹配性更优,但易受相变、Si挥发和晶界渗透影响。在此基础上,重点总结多组元稀土正硅酸盐和焦硅酸盐的成分-结构-性能关系。多稀土阳离子共占位可通过调控平均离子半径稳定X2或β相,并借助质量差异、晶格畸变及局部化学环境复杂化增强声子散射、降低热导率;同时,通过强化Si-O和RE-O键合、调节表面润湿与晶界结构、提高元素迁移阻力及改变保护性反应产物的形成与致密性,改善水氧和CMAS腐蚀抗力。最后,针对1 500 ℃以上相稳定性、长时耦合腐蚀评价和涂层可控制备等不足,提出多目标性能协同优化、结构-工艺一体化、低成本工程化及第一性原理与机器学习融合的发展方向。
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  微纳米容器调控环氧涂层耐腐蚀性能的研究进展

  张冲, 陈玲玉, 张平, 侯明鑫

  表面技术. 2026, 55(16): 190-211. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.014

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  金属腐蚀引发的经济损失与安全隐患已成为全球性重大挑战。环氧涂层虽应用广泛,但因其固化缺陷及亲水特性,易受腐蚀介质侵蚀,且损伤后难以自愈。微纳米容器作为智能填料,通过负载并响应性地释放缓蚀剂或修复剂,为实现环氧涂层的主动防护与自修复提供了有效途径。本文系统综述近年来微纳米容器在环氧防腐涂层领域的研究进展。首先,阐明无机、有机及复合微纳米容器的类型、结构特征与主要制备方法（如溶胶-凝胶法、原位聚合法、水热法、球磨法等）,并从化学键（共价键、配位键、离子键等）层面揭示了其结构-性能关系。其次,重点分析提升容器与环氧基体相容性的调控策略,涵盖偶联剂改性、聚合物包覆、生物基分子修饰、共价接枝、物理结构调控及基体改性,并指出界面黏附功的增加是相容性改善的关键标志。进而,深入探讨了微纳米容器提升涂层耐腐蚀性能的核心机制,包括力学性能增强（填充致密化、裂纹偏转、能量吸收）、物理屏障强化（填充、迷宫、屏障网络及疏水效应）、多重刺激响应（如pH、离子交换、氧化还原、机械损伤等）释放及其引发的化学修复（形成钝化/络合膜）与物理修复（裂纹填充固化）,强调了多机制在时空尺度上的协同防护效应。最后,指出了当前研究在相容性的理性设计、多机制时序匹配、长效服役工况验证及绿色智能化集成等方面面临的挑战,并展望未来发展方向,旨在为高性能智能防腐涂层的开发提供理论参考与技术支撑。
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  智能自修复防腐涂层的修复机制及研究进展

  李红玲, 韩欣怡, 张伟

  表面技术. 2026, 55(16): 212-225. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.015

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  智能自修复防腐涂层是一类能够主动感知损伤并自主修复的仿生智能材料,通过动态化学键重组、缓蚀剂释放或形状记忆效应等机制实现长效防腐。根据修复机制的不同,涂层自修复技术主要分为本征型与外援型两大类。本文系统综述了基于动态共价键（二硫键、Diels-Alder键、亚胺键、硼酸酯键）、超分子相互作用（氢键、金属配位、π-π堆积、离子/静电作用、主客体作用）以及形状记忆效应（光响应型、热响应型）的本征自修复涂层,同时介绍了基于微胶囊、纳米容器等载体封装修复剂或缓蚀剂的外援自修复涂层,重点探讨了各类涂层的研究进展与修复机理。本征型自修复依赖材料自身的可逆动态网络,可在不依赖外部修复剂的情况下实现损伤区域的多次修复;外援型自修复则通过预埋的刺激响应型载体在涂层受损时精准释放活性物质,快速恢复屏障功能。进一步地,本文分析了本征与外援2种机制的协同策略,揭示了其在时间尺度匹配与区域功能互补方面的协同优势。总结了当前标准化评价方法。最后,展望了智能自修复防腐涂层的发展方向：多功能集成化、多机制深度协同、绿色可持续化、智能化与数字化,以及工程实用化。该领域正从概念验证迈向应用探索,有望成为保障金属结构长期安全运行的关键技术。
功能表面及技术
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  基于超材料的宽带透明吸波体研究进展

  张智博, 闵萍萍, 宋梓诚, 王天宇, 陈瑞润, 朱嘉琦

  表面技术. 2026, 55(16): 226-245. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.016

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  宽带超材料透明吸波体可兼顾可见光透射与微波吸收,在电磁屏蔽透明窗口应用中具有重要价值,其核心性能指标为工作带宽。本文综述了宽带超材料透明吸波体的研究进展,涵盖设计理论、材料体系与带宽拓展方法。理论方面,介绍了阻抗匹配、等效介质、等效电路和多重干涉等模型。材料方面,总结了介质层、阻抗匹配层及接地反射层的常用透明材料,并分析了其在实现宽带吸收与高透光性方面的优势与局限。随后,本文以多项典型研究为例综述了多种带宽拓展途径：其一,通过采用水、石墨烯等宽带损耗材料;其二,构建多层、夹层及阶跃结构,利用多谐振耦合效应展宽频带;其三,结合Salisbury屏与超表面设计,通过调控反射相位实现可控宽带响应;其四,引入三维超材料结构,增强谐振与阻抗匹配能力;其五,基于拓扑优化与等效电路模型实现结构图案的逆向设计与性能定制。当前,宽带透明吸波体仍面临角度稳定性、环境适应性和现有优化方法带来提升有限等挑战。未来,物理信息神经网络与端到端优化框架有望高效突破多目标高维优化瓶颈。本文系统梳理了相关理论、材料与方法,旨在为高性能宽带超材料透明吸波体的研究提供参考。
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  聚苯胺及其复合材料的吸波防腐机制与应用研究进展

  宋子毅, 张杨广, 姜芙林, 王文潇, 熊佳军, 杨发展

  表面技术. 2026, 55(16): 246-262. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.017

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  随着电磁技术的快速发展,高性能电磁波吸收材料在民用防护与隐身领域的需求日益迫切。吸波涂层是电磁防护的主流技术之一,在实际应用中,涂层可能面临各种严苛使用条件,因此吸波材料需兼顾高效吸波能力与良好环境适应性。聚苯胺（PANI）作为一种导电聚合物,兼具良好的导电性与优异的耐腐蚀性能,在耐腐蚀吸波涂层领域展现出巨大的应用潜力。本文综述了PANI及其复合材料的性能优势和作用机理,涵盖其独特的氧化还原特性、掺杂机制、多重电磁波损耗机制（介电损耗与磁损耗）以及耐腐蚀机制（屏蔽作用、电场作用与钝化作用）。在此基础上,重点介绍了溶液聚合法、乳液聚合法和电化学聚合法等制备工艺。进一步地,本文从吸波性能、防腐性能以及吸波/防腐双功能协同等3个维度,系统综述了PANI基复合材料的最新应用研究进展,并指出了PANI基复合材料当前面临的挑战与存在的关键问题。最后,对PANI基复合材料的未来发展方向进行了展望,以期为聚苯胺基吸波涂层材料的基础研究与应用开发提供参考。
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  几何结构驱动的仿生疏水表面制备及其性能研究

  英晓静, 曹伟龙, 于文慧, 朱立华, 亓东锋, 郑宏宇

  表面技术. 2026, 55(16): 263-272. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.018

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  目的 针对现有仿生疏水表面研究缺乏跨物种系统性对比且过度依赖含氟化学修饰的问题,本研究通过几何结构设计探索润湿性的纯物理调控途径,揭示固液接触面积分数（Φ）与侧壁倾角（ψ）对润湿态稳定性及黏附性的协同作用机制。方法 选取仙人掌、月季花瓣、蝉翼和弹尾虫表皮4种典型生物原型,将其表面特征抽象为圆锥、圆台、圆柱和倒圆台4种标准微结构,采用双光子聚合激光直写技术,精确制备了上述仿生微结构阵列（Φ由0增至0.442,ψ由0°增至99.5°）。通过静态接触角测量、扫描电镜、拉曼光谱和EDS元素分析,结合数值模拟,系统考察不同结构形貌对表面润湿性、润湿动态行为及黏附性能的影响。结果 随着Φ和ψ递增,表观接触角由82.5°逐渐提升至149.5°,倒圆台结构在不借助任何低表面能修饰下接近超疏水阈值。仿真与理论模型揭示,倒圆台结构的重入式侧壁提供最高突破压力（2 759 Pa）,可形成稳定气垫,有效维持Cassie-Baxter润湿态,但其回缩边缘同时导致三相接触线钉扎,使黏附性显著高于圆柱结构。结论 本研究通过跨物种、系统性的几何对比,揭示了Φ与ψ对润湿态稳定性与黏附性的协同调控机制,为非化学修饰的功能润湿表面设计提供了实验与理论依据。
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  钛表面pH响应LL-37复合涂层的制备及其细胞相容性评价

  庞美娜, 刘宁, 吕天阳, 郭芳, 黄硕, 曾辉, 刘昌奎

  表面技术. 2026, 55(16): 273-283. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.019

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  目的 研究制备一种钛表面pH响应型复合涂层,并初步评估其对人牙龈成纤维细胞（HGF-1）生物学行为的影响,旨在为实现植入体周围酸性微环境触发的可控药物释放提供新策略。方法 通过微弧氧化（MAO）技术和静电自组装在钛表面制备出复合涂层MT(TP/LL-37)₁₀,利用扫描电镜（SEM）、能量色散X射线光谱（EDS）、X射线光电子能谱（XPS）及接触角测量对涂层的形貌、化学组成、pH响应性及亲水性进行表征,采用酶联免疫吸附试验（ELISA）对LL-37的体外释放进行检测,并通过细胞实验评估样品对HGF-1细胞黏附、活性和增殖行为的影响。结果 SEM、XPS和接触角分析结果共同表明本研究成功制备了钛基MAO复合涂层MT(TP/LL-37)₁₀,相较于光滑钛片,其亲水性和载药性能显著改善。将MT(TP/LL-37)₁₀分别置于pH=7.4与pH=5.5的磷酸盐缓冲液中浸泡7 d后,表面氮元素原子百分比由初始的(12.1±0.7)分别降至(10.5±0.8)与(7.1±0.5),显示出良好的pH响应性。细胞实验结果表明MT(TP/LL-37)₁₀可以显著促进HGF-1细胞的早期黏附与增殖,细胞相容性良好。结论 本研究制备了一种兼具pH响应释药特性与良好细胞相容性的钛基复合涂层MT(TP/LL-37)₁₀,该涂层在中性环境中可有效促进HGF-1细胞的黏附与增殖,在酸性条件下则可触发LL-37的加速释放,具备微环境响应的释药能力。
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  多巴胺表面改性纳米二氧化锡/芳香聚硫脲PVDF-TrFE-CTFE/三元复合材料介电储能特性研究

  刘喆, 王聪, 刘新伟, 杨琦武, 林冰

  表面技术. 2026, 55(16): 284-295. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.16.020

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  目的 开发兼具高介电常数、低介电损耗、高储能密度及高放电效率的柔性聚合物基介电复合材料。方法 采用水热合成法制备纳米SnO₂,并通过多巴胺进行表面修饰改性;同时利用逐步加成聚合法合成芳香聚硫脲。将改性纳米SnO₂与ArPTU及聚偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯基体进行三元复合,系统考察多巴胺改性SnO₂填充量对复合材料介电储能性能的调控规律。结果 表征分析表明,改性纳米SnO₂表面均匀包覆约5 nm厚无定型层,在基体中实现均匀分散,无明显团聚现象。随填料含量增加,复合材料储能性能持续提升;当填充量（质量分数）为30%时,介电常数提高至74,为纯PVDF-TrFE-CTFE的1.9倍,且介电损耗与基体相当。低填充量下材料仍保持较高击穿场强;10%（质量分数）填充时,在600 MV/m电场下获得24.3 J/cm³的储能密度,放电效率维持在80%以上。结论 针对高电场下铁电相变滞后与漏导损耗导致的放电效率瓶颈,本研究提出“刚性非晶聚合物-多巴胺修饰无机填料”双重微观结构调控策略。ArPTU刚性链段有效破坏弛豫铁电基体的长程有序结构,显著抑制高电场下的铁电相变与偶极翻转滞后;多巴胺界面层有效消除半导体填料的局域漏导通道。两者协同作用使复合材料电滞回线显著收窄,在保持高介电常数与高Weibull击穿场强的同时,实现了低高场损耗与高放电效率的协同优化,为高性能柔性介电储能材料的设计提供了新思路。