2026年, 第55卷, 第18期　
刊出日期：2026-09-25

  

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腐蚀与防护
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  Cu基双金属纳米多层膜的微观结构、力学性能及耐蚀性研究进展

  高瑞泽, 张小明, 郭璇, 孙雯倩, 原欣怡

  表面技术. 2026, 55(18): 1-13. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.001

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  Cu基双金属纳米多层膜作为一种可通过组元与结构精细调控的新型纳米结构材料,凭借其高密度的异质界面特征,展现出优秀的力学性能和耐蚀性等,在微电子机械系统、柔性电子器件及表面防护工程等领域具有广阔的应用前景。近年来,随着微纳尺度力学测试技术及界面表征手段的进步,该类材料的界面效应、尺寸效应及其与宏观性能的关联机制已成为前沿研究热点。本文从“功能基元”与“几何序构”协同调控的视角出发,系统综述了近年来国内外关于Cu基双金属纳米多层膜微观结构演变机制的研究进展,重点分析不同晶体结构匹配对多层膜微观特征的影响机制。在此基础上,论述了其内在尺寸相关的力学特性演化行为,系统总结了界面结构和晶粒形貌主导的强化机理,说明多层膜的协同强化机制。同时,本文从界面工程的角度综述了提升材料耐蚀性的优化策略,包括引入金属元素形成钝化膜、利用多层结构阻断腐蚀通道、提高表面疏水性,以及引入非晶相等途径。最后对Cu基双金属纳米多层膜的发展方向进行了展望。
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  涉海环境CMAS+海盐腐蚀物特性及对EB-PVD热障涂层的腐蚀

  蔺奕龙, 吴静, 郭磊, 刘洪丽

  表面技术. 2026, 55(18): 14-25. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.002

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  目的 研究涉海环境下先进发动机热障涂层表面沉积物（CMAS+海盐）特性及其对热障涂层的腐蚀作用与机理。方法 采用电子束物理气相沉积（EB-PVD）技术制备Y₂O₃部分稳定ZrO₂（YSZ）热障涂层,构建不同海盐含量的CMAS+海盐腐蚀物体系,通过差示扫描量热分析（DSC）、高温接触角测试及1 200 ℃热腐蚀实验,系统研究CMAS+海盐的熔融行为、润湿特性、在EB-PVD热障涂层中的渗透行为及对涂层的腐蚀机制。结果 与CMAS相比,CMAS+海盐的熔融温度降低,液相区间拓宽,结晶能力下降,在YSZ涂层表面的接触角更小,且接触角随海盐质量分数的增加而减小,在涂层表面的润湿性增强。1 200 ℃腐蚀实验结果显示,CMAS+海盐熔体中的海盐对熔体沿柱状晶间隙的毛细渗透有促进作用,海盐含量越高,熔体渗透深度及对涂层的结构破坏程度越大。经过CMAS+海盐长时间腐蚀后,EB-PVD YSZ热障涂层表层结构发生严重退化并形成连续反应层,伴随裂纹网络与局部塌陷。结论 涉海环境下,CMAS+海盐腐蚀物的黏度比常规CMAS更低,润湿性更强,对热障涂层的溶解更剧烈,造成涂层腐蚀更严重。本研究为涉海环境下先进发动机热障涂层的腐蚀失效机理分析及抗腐蚀设计提供了理论依据。
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  赤泥和柠檬酸盐对硫铝酸盐水泥中钢筋耐腐蚀行为研究

  郭向柯, 李乐臣, 周新显, 李克亮, 刘焕强, 李伟华

  表面技术. 2026, 55(18): 26-37. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.003

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  目的 赤泥（Red mud, RM）作为氧化铝工业典型的大宗固体废弃物,而柠檬酸钠（Sodium citrate, SC）兼具缓凝与缓蚀功能,本研究重点探究RM和SC对含氯不同硫铝酸盐水泥（Calcium sulfoaluminate cement, CSA）孔溶液中钢筋的耐腐蚀行为。方法 采用非原位浸出法制备不同类型CSA孔溶液,通过电感耦合等离子体发射光谱和离子色谱测定溶液中主要离子的类型与浓度;利用开路电位技术原位评估钢筋在溶液中的临界氯离子浓度（C_cr）;采用静态失重实验定量评价钢筋的腐蚀速率（C_R）;通过电化学阻抗谱研究钢筋在溶液中的电化学响应机制;结合光学显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜和X射线光电子能谱,揭示含氯不同CSA溶液中钢筋的耐腐蚀机理。结果 相较于CSA组溶液,掺入RM的CSA（CSA-RM）以及同时掺入RM和SC的CSA（CSA-RM-SC）组溶液中SO₄^2-、K⁺、Na⁺和Ca²⁺的浓度均有所提高（尤以CSA-RM组最为显著）。CSA溶液中钢筋的C_cr约为0.04 mmol/L（锈层厚度略高于10 nm）,而CSA-RM组（锈层厚度介于7~10 nm）和CSA-RM-SC组（锈层厚度约为3 nm）溶液中钢筋的C_cr分别为0.08 mmol/L和0.18 mmol/L;相应C_R分别为0.492、0.363和0.296 mm/a。结论 RM的掺入提高了溶液的碱度和硫酸根离子浓度,增强了OH^-与硫酸根离子在钢筋表面的竞争吸附能力,从而削弱了氯盐对CSA-RM溶液中钢筋的去极化作用;而SC中的柠檬酸根离子与金属离子结合形成螯合物,显著提升了CSA-RM-SC溶液中钢筋抵抗氯盐侵蚀的性能。
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  搅拌摩擦加工原位构筑Zn-0.5%Li合金功能化改性层及其在人工尿液中的降解机制

  钟厉, 戴珍海, 何东磊, 周梦然, 张子悦, 董鑫泽, 陈高强, 查玉如, 韩宇翔, 朱艺星, 康俊, 刘璠, 刘雅克, 叶帆, 史清宇, 赵维康

  表面技术. 2026, 55(18): 38-47. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.004

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  目的 针对铸态锌锂（Zn-Li）合金在泌尿植入物服役环境中极易发生严重局部腐蚀及结壳增生的问题,通过搅拌摩擦加工（FSP）在Zn-0.5%Li（质量分数）合金表面原位构筑耐腐蚀和抗结壳功能化改性层,并系统性研究该改性层改善耐腐蚀及抑制结壳的过程机制。方法 利用电化学测试与体外浸泡实验评估其降解速率与结壳行为,结合微观组织与成分分析,揭示Zn-0.5%Li合金表面功能化改性层对合金腐蚀行为及结壳增生的影响。结果 FSP加工形成的改性层完全破碎了铸态合金中粗大的初生β-LiZn₄相并促进其溶解,同时显著细化合金的微观组织,形成由再结晶Zn与Zn/β-LiZn₄共晶组织组成的均匀组织。体外模拟腐蚀实验表明,FSP合金功能化改性层的腐蚀速率与表面结壳增重远低于原始铸态合金,质量分别下降了58%和54%。结论 FSP在合金表面构筑的功能化改性层引起微观组织均匀化,β-LiZn₄相溶解及（0002）基面织构的形成削弱了局部腐蚀倾向,使合金耐蚀性上升,避免了合金表面局部pH值的快速升高,从而赋予了材料优异的抑制结壳功能。
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  热带海洋大气环境316不锈钢及其PVD防护涂层的腐蚀行为与性能演变研究

  蔡刚毅, 徐桉, 李金龙

  表面技术. 2026, 55(18): 48-57. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.005

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  目的 探究316不锈钢及多弧离子镀PVD不同防护涂层在热带海洋大气环境中的腐蚀行为与失效机制。方法 将316不锈钢基体及多弧离子镀制备的TiN、TiAlN、TiSiN-Ag、CrN（沉积6 h和12 h）及Cr/CrN多层涂层试样,在永兴岛热带海洋大气腐蚀试验站暴晒3.5年。对暴晒后不锈钢进行扫描电镜及能谱分析（SEM/EDS）、X射线光电子能谱（XPS）、激光共聚焦显微镜（CLSM）、纳米压痕、摩擦磨损及电化学测试,对暴晒后涂层进行扫描电镜及能谱分析（SEM/EDS）、摩擦磨损及电化学测试,并对比不锈钢基体暴晒前后的力学性能、摩擦学性能及电化学性能。结果 316不锈钢发生典型点蚀,最大点蚀深度为8.91 μm,平均深度约为6.70 μm,腐蚀产物以Fe₂O₃和Cr₂O₃为主;暴晒后其表面硬度、耐磨性能及耐腐蚀性能均下降。涂层经暴晒后,TiN与CrN单层涂层易发生贯穿性失效,Cr/CrN、TiAlN与TiSiN-Ag涂层完整性较好。CrN涂层失效机制为腐蚀介质首先沿涂层大颗粒缺陷渗入膜基界面,诱发基体不锈钢的点蚀并沿膜基界面横向扩展,腐蚀产物体积膨胀产生内应力,最终导致涂层鼓包、塌陷乃至剥落。结论 TiN和CrN单层涂层防护效果不佳,TiAlN和TiSiN-Ag涂层次之,Cr/CrN涂层防腐蚀性能最优。多层多界面PVD涂层结构设计能有效延缓腐蚀介质渗透,在热带海洋环境中表现出优异的耐腐蚀性能,适用于该环境下的长效防护涂层设计。
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  温度调控下极地菌在EH40钢表面的成膜特性与腐蚀机制研究

  郭娜, 王玉浩, 杨双龄, 刘家兵, 黄诗雨, 郭章伟, 刘涛

  表面技术. 2026, 55(18): 58-76. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.006

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  目的 极地海洋工程材料在严酷环境下极易遭受微生物腐蚀（MIC）威胁。本研究旨在系统阐明环境温度对2株典型极地菌—Pseudoalteromonas elyakovii与Halomonas axialensis 的附着成膜模式、胞外聚合物（EPS）组分演变及其介导的EH40钢腐蚀机制的调控规律。方法 模拟极地环境温度（4 ℃）与局部环境升温（18 ℃）,开展EH40钢腐蚀浸泡实验。利用失重法、电化学阻抗谱（EIS）与微区电化学（SVET）评价合金钢的腐蚀动力学与空间电偶效应;通过SEM/EDS、XRD与三维形貌分析界面产物膜层的演化;采用共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）及多色荧光染色,解析生物膜架构、细胞活性及 EPS 组分的半定量分布。结果 升温至18 ℃时显著提升了2株菌的附着动力学与EPS丰度,但腐蚀路径发生特异性分化。P. elyakovii在18 ℃下发生EPS优势组分由多糖向蛋白质的转换,富蛋白基质诱导了致密CaCO₃生物矿化层的原位沉积,实现对基体的显著屏蔽与腐蚀抑制（MICI机制）;相反,H. axialensis的EPS始终以高渗透性多糖为主,18 ℃下其高度团聚的非均质生物膜放大了空间电偶效应,导致腐蚀形态由深窄点蚀向广浅片状演变,宏观腐蚀速率剧增。结论 环境温度通过重构极地菌生物膜的空间结构与EPS化学组分,驱动了腐蚀机理的本质切换。本研究不仅为极地极端环境下MIC风险评估提供了科学依据,也为基于微生物原位成膜的仿生表面抑腐策略提供了天然模板与新思路。
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  不同电压处理下5052铝合金微弧氧化膜性能影响

  樊伟杰, 张勇, 孙强, 王安东, 杨文飞, 肖瀚瑶, 傅家辉, 黄千里

  表面技术. 2026, 55(18): 77-87. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.007

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  目的 提升5052 铝合金长效耐磨耐蚀性能。方法 采用Zr-F 复合改性电解液体系,通过微弧氧化技术在5052 铝合金表面制备陶瓷防护涂层,系统研究400、450、500 V 3种阳极氧化电压对涂层微观形貌、物相组成、元素分布、界面结合性能、耐蚀及耐磨性能的影响规律。结果 随氧化电压升高,涂层厚度持续增大,孔隙率呈现先降低后升高的趋势（400 V为3.28%、450 V降至1.41%、500 V升至4.62%）;膜基结合力随电压升高持续降低（400 V为21.83 N、450 V为19.65 N、500 V为17.87 N）;450 V试样耐蚀性能最优,极化电阻达584 640 Ω∙cm²（为基体的32.8倍）,腐蚀电流密度最低（6.612×10^-7 A·cm^-2）;450 V试样耐磨性能最优,磨损率仅为1.39×10^-4 mm³/(N∙m),400 V试样因涂层过薄发生完全磨穿失效,磨损率为450 V的40.5倍;物相分析表明,450 V时ZrO₂陶瓷强化相结晶度最高、氟盐杂相含量最低。结论 450 V中等电压为最优工艺参数,可制备得到结构致密均匀、Zr元素全域均匀掺杂、ZrO₂硬质陶瓷相结晶度高、物相纯净的复合涂层,兼具膜基结合稳定性、耐蚀防护性能与耐磨性能,综合服役性能最优。本研究可为5052铝合金高性能微弧氧化防护工艺优化提供实验依据。
激光表面改性技术
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  激光熔覆原位生成NbC对CoCrFeNiMo_0.5高熵合金/TiC复合涂层微观组织及耐磨性能的影响

  黄江, 刘梓健, 李树发, 常舒捷

  表面技术. 2026, 55(18): 88-100. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.008

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  目的 采用激光熔覆技术在Q235碳素钢表面制备CoCrFeNiMo_0.5高熵合金/TiC复合涂层,系统比较添加不同质量分数Nb对复合涂层组织与性能的影响。方法 通过XRD（X射线衍射仪）对涂层进行了物相分析,并结合吉布斯自由能解释了物相形成机制;利用SEM（扫描电镜）/EDS（能谱仪）对涂层显微组织进行了分析;采用维氏硬度计、摩擦磨损机系统评估涂层的力学与摩擦磨损性能。结果 当Nb的添加量（质量分数）低于5%时,涂层形成无规则晶体结构,涂层的性能主要受TiC的影响。当Nb的质量分数高于5%时,激光熔池中原位生成NbC增强相,Nb的强碳化物形成性质改变了复合涂层相组成和形貌,涂层的晶体结构由表面至界面,依次为棉絮状晶体演变为柱状晶和胞晶共存,最后转变为均匀且细化的胞晶。摩擦磨损结果显示,当Nb的质量分数为7.5%时样品的磨痕深度为25 μm,摩擦系数和磨损率分别为0.589和0.15×10^-5 mm³/(N∙m),耐磨性得到了明显提升。结论 在CoCrFeNiMo_0.5高熵合金/TiC复合涂层中添加强碳化物形成元素Nb能有效提升涂层的力学性能,当TiC的添加量（质量分数）为10%,Nb的添加量（质量分数）为7.5%时,复合涂层的力学性能达到最佳值。该研究工作表明,添加强碳化物形成元素Nb可以显著改善高熵合金复合涂层的耐磨性,为耐磨涂层材料的设计提供了新思路。
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  红外-蓝光复合激光熔覆制备CuCr50合金抗电弧侵蚀性能

  段玉森, 国秀花, 冯江, 张朝民, 宋克兴, 王志华, 李凯, 范艳艳

  表面技术. 2026, 55(18): 101-112. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.009

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  目的 针对高电压等级电力装备对触头材料的应用需求,提升真空灭弧室关键部件用CuCr合金材料的力学性能与抗电弧侵蚀能力。方法 采用红外-蓝光复合激光熔覆技术在纯铜基体上制备CuCr50合金熔覆层,并与商用电弧熔炼CuCr50合金对比研究了2种材料的显微组织、力学性能及抗电弧侵蚀行为。结果 CuCr50合金熔覆层中Cr相显著细化,平均晶粒尺寸为2.24 μm,相较于商用CuCr50合金降低了92.9%。XRD分析显示,激光熔覆层中Cu衍射峰向低角度偏移,表明快速凝固引起过饱和Cr原子固溶于Cu基体,引起晶格膨胀。CuCr50合金熔覆层平均硬度164.1HV0.5,较商用CuCr50合金（103.8HV0.5）提高了58.1%,较纯铜基体（72HV0.5）提高了127.9%。电弧侵蚀测试表明：2种合金的质量转移方向均为从阴极到阳极,激光熔覆CuCr50试样在10、20和30 A电流下的总质量损失分别为0.07、0.1和0.1 mg,均低于商用合金的0.1、0.4和0.5 mg。燃弧能量和燃弧时间均低于商用CuCr50合金,烧蚀形貌更均匀,其中阴极表面最大烧蚀坑深度为13.936 μm,与商用合金的13.205 μm相当,但整体烧蚀均匀性优于商用CuCr50合金。结论 红外-蓝光复合激光熔覆过程中的快速凝固效应显著细化了Cr相,协同提升了材料的硬度与抗电弧侵蚀性能,为真空灭弧室关键部件表面CuCr合金熔覆层的制备提供了新的技术途径。
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  纵向磁场辅助激光熔覆GH3625镍基合金微观组织及摩擦、拉伸性能研究

  毕景存, 郭文泽, 石舟, 王伯龙, 郑宏宇

  表面技术. 2026, 55(18): 113-129. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.010

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  目的 针对激光熔覆镍基合金易出现晶粒粗大、元素偏析及成分稀释等问题,研究稳恒纵向磁场对熔覆层熔池流动行为、微观组织演化及力学性能的调控作用,揭示不同磁场强度下组织与性能的演化规律。方法 以GH3625合金粉末为熔覆材料、304不锈钢为基体,在激光熔覆过程中施加0~200 mT纵向稳恒磁场,并对熔覆层的显微组织、晶体取向、物相组成及元素分布进行表征,同时开展摩擦磨损与拉伸性能测试。结果 随磁场强度增加,熔池流动由马兰戈尼对流逐步向热电磁对流主导转变,并在高磁场条件下表现出明显磁阻尼效应。晶粒取向逐渐随机化,高角度晶界比例显著提高。物相主要由γ-Ni基体相、Laves相及MC、M₂₃C₆碳化物组成,磁场主要调控其形貌与分布特征,其中200 mT条件下Laves相由连续链状转变为离散分布。随着磁场增强,熔覆层稀释率与Fe元素含量呈先升后降趋势,在200 mT时均达到最低。性能测试表明,200 mT条件下磨痕宽度最小（901.05 μm）,耐磨性最佳;100 mT条件下伸长率最高（55.1%）;而200 mT条件下抗拉强度与屈服强度最高,分别为815 MPa和538 MPa。结论 稳恒纵向磁场通过调控熔池流动与传质行为,实现组织细化与析出相优化,从而显著提升GH3625熔覆层的综合性能,其中200 mT为本研究的最优磁场强度。
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  基于灰色关联度-TOPSIS法的激光熔覆Ni60/25%WC涂层工艺参数多目标优化及组织性能研究

  林一鸣, 陈东东, 滕媛, 刘延国, 张冰青, 吴联权, 薛名山, 师文庆

  表面技术. 2026, 55(18): 130-145. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.011

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  目的 提高Q355B钢在工程服役中的耐磨与耐腐蚀性能。方法 采用激光熔覆技术在其表面制备了Ni60/25%WC复合涂层。通过系统设计激光功率（900、1 200、1 500 W）与扫描速度（300、450、600 mm/min）的9组工艺参数实验,深入研究了工艺参数对涂层显微硬度、耐磨性及耐腐蚀性能的影响规律。针对单一性能优化存在的矛盾,将灰色关联度分析法（Grey relational analysis, GRA）与优劣解距离法（TOPSIS）相结合,建立多目标综合评价模型。首先,利用GRA客观确定3个性能指标的权重（磨损体积为0.378,平均显微硬度为0.313,自腐蚀电流密度为0.309）;继而,应用TOPSIS法计算各方案与理想解的相对贴近度,实现工艺参数的全局优化排序。结果 最优工艺参数为激光功率1 200 W、扫描速度450 mm/min,其综合评价值（贴近度C_i）为0.758。微观形貌观察与物相分析表明,该工艺参数下涂层组织致密,主要由γ-(Ni, Fe)固溶体及Cr₂₃C₆、CrB和W₂C等硬质相组成,顶部为细小的胞状晶。与较差工艺（1 500 W,600 mm/min）相比,最优工艺涂层的晶粒显著细化,平均显微硬度（644.2HV0.2）与耐磨性（磨损体积0.014 6 mm³）相对较优,且耐腐蚀性能良好（自腐蚀电流密度为8.02×10^-6 A/cm²）。结论 本研究验证了灰色关联度-TOPSIS法在激光熔覆多目标工艺优化中的有效性与稳健性,为高性能金属基复合涂层的制备提供了科学的参数优选方法与理论依据。
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  飞秒激光织构复合纳秒激光氮化制备TC4防冰耐磨表面研究

  吴国龙, 贾葱茏, 刘亚芳, 蔺泽, 张群莉, 舒文祥, 姚建华

  表面技术. 2026, 55(18): 146-157. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.012

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  目的 提高激光织构防冰表面的耐磨性能。方法 采用飞秒激光织构复合纳秒激光氮化的技术制备具有高耐磨性的钛合金激光织构氮化防冰表面。通过线性磨损实验、接触角测试、防冰测试和显微硬度测试,分别评价防冰涂层的耐磨性、接触角、防冰性能和硬度,并通过金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）分析微观组织。结果 飞秒激光织构制备的网格结构与复合纳秒激光氮化后制备的防冰耐磨表面接触角分别为165.8°和166.2°,在-24 ℃温度下结冰时间分别为810 s和818 s,经氮化后表面接触角与结冰时间略有增加。秒激光氮化制备的氮化层为双层结构,上层为N元素富集层（主要成分为TiN）,下层为N元素扩散层（主要成分为α(N)-Ti）且TiN未破坏飞秒激光织构形成的网格结构。施加载荷的多次线性磨损循环破坏了顶端纳米结构,但微米结构仍保持完好,在-24 ℃温度中,结冰时间延迟至420 s,缩短幅度最小,激光织构氮化表面耐磨性能最优。结论 纳秒激光氮化可以有效提高飞秒激光织构的耐磨性,同时不破坏表面微织构和不降低表面疏水性与防冰性能。
功能表面及技术
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  透明表面防除冰技术：进展、挑战与展望

  牛一凡, 吴韬, 王拙汸, 陶幸福

  表面技术. 2026, 55(18): 158-178. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.013

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  透明防除冰材料因在建筑玻璃、航空风挡、光学传感器及光伏组件等领域兼具光学透过与防除冰功能而受到广泛关注。然而,在保持高可见光透过率的同时实现高效防冰与除冰仍面临显著挑战。近年来,集成超疏水、光热、电热等多种机制的透明协同防除冰材料迅速发展,通过主动-被动协同策略有效提升了延迟结冰、融冰和除冰效率,为突破透明性与防除冰性能之间的限制提供了新思路。本文针对“透明性约束下的多机制协同”的核心问题,概述了透明防除冰材料中被动防冰与主动除冰的基本机制,包括超疏水延迟结冰、低冰黏附超滑表面、光热融冰及电热除冰等,并分析了不同机制在透明体系中的适用性与局限性。在此基础上,归纳了多机制协同透明防除冰材料的构筑策略,总结了不同材料体系在透明性、防冰性能、除冰效率及协同效应等方面的特点。进一步结合建筑玻璃、航空透明部件、光学器件和光伏组件等应用场景,分析了透明协同防除冰材料的工程应用潜力。最后,归纳了当前透明防除冰材料在性能协同、复杂环境稳定性及规模化制备等方面面临的关键问题,并展望了仿生结构、智能响应材料及人工智能辅助设计的发展方向。该综述有助于深化对透明协同防除冰机制与设计规律的认识,并为高性能透明防除冰材料的理论设计与工程应用提供参考。
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  SiO₂/PAA透明防雾复合涂层的制备及性能研究

  聂川淇, 程龙, 董富垚, 王晓琦, 王康, 张琳, 刘克松, 于存明

  表面技术. 2026, 55(18): 179-190. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.014

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  目的 制备具有强耐久性、自修复能力的透明防雾涂层。方法 采用刮涂法,通过调节聚丙烯酸（PAA）和纳米二氧化硅（SiO₂）浓度,在玻璃基底上制备了SiO₂/PAA防雾透明复合涂层。通过扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）、紫外可见近红外分光光度计等测试手段,表征涂层的厚度、微观形貌、表面元素组成及透光率,并使用接触角测量仪评估涂层的浸润性。同时,重点探究该涂层的防雾性能、机械稳定性、耐水性、长期服役稳定性及自修复性能。结果 所制备的复合涂层具有优异的透光性能,其中D₁涂层的可见光透光率可达91.7%,且在热蒸汽及低温环境下均展现出卓越的防雾效果。力学性能测试显示,该涂层经60次胶带剥离试验和40次砂纸磨损试验后,仍能维持良好的防雾性能;在水中浸泡120 min后,防雾效果无明显衰减;室温放置40 d后,防雾性能依旧稳定。自修复性能测试证实,宽度为60 μm的涂层划痕,在80 ℃热蒸汽环境中仅需30 s即可完全愈合。结论 本研究制备的SiO₂/PAA复合涂层兼具优异的防雾性能、耐久性、稳定性及自修复能力,在光学器件、建筑玻璃、汽车玻璃等领域具有广阔的应用前景。
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  电子束辐射引发PP-PE复合膜接枝的亲水改性

  毕胜胜, 巫喜来, 常昆鹏, 杨旭静, 张荣慧, 束兴娟

  表面技术. 2026, 55(18): 191-196. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.015

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  目的 本研究旨在对聚丙烯/聚乙烯（PP/PE）复合湿法无纺布基膜材料进行亲水改性,探究电子束预辐射法对膜布材料的改性工艺,在保持该材料力学性能的同时,提升其在碱性电池中的电解液浸润性与离子传导性,从而开发具有高吸液性与低电阻的碱性电池隔膜。方法 使用电子加速器对PP/PE复合膜布进行预辐射处理,随后在丙烯酸与α-烯基磺酸盐混合溶液中进行接枝反应。系统考察辐射强度、反应时间对接枝率及隔膜性能的影响,并通过吸液性能、力学强度、电化学阻抗与接触角等测试对不同程度改性后的膜布进行综合表征。结果 在辐射强度为100 kGy、单体质量分数为5%、反应温度为60 ℃、反应时间为6~8 h的优化条件下,接枝率达到44%~52%,膜布的综合性能得到大幅度提高。改性后的膜布吸液倍率由115%提升至最高420%,吸液速度由超过180 s缩短至24 s,湿电阻由1.85 Ω·cm²降至0.15 Ω·cm²,纵向最大拉断力保持在65 N以上。结论 电子束预辐射接枝法可显著提升PP/PE复合湿法无纺布的亲液性、离子传导性与尺寸稳定性,综合性能优异,具备良好的工业化应用潜力。
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  SiO₂纳米颗粒撞击不锈钢表面的分子动力学模拟

  郑志敏, 高欣晴, Asad Ullah, 王清, 张健泽, 卢亚威

  表面技术. 2026, 55(18): 197-208. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.016

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  目的 揭示纳米颗粒与固体表面碰撞的黏附-反弹动力学行为及内在物理机制。方法 采用分子动力学方法模拟SiO₂纳米颗粒撞击316L不锈钢表面的动态过程,系统考察入射速度（100~1 000 m/s）、系统温度（300~1 200 K）和粒径（5~15 nm）的影响规律。结果 SiO₂颗粒在撞击过程可分为自由接近、加速、减速与反向加速、反弹后减速及平衡/反弹五阶段,完全黏附前颗粒会经历往复震荡;入射速度超临界反弹速度后,反弹恢复系数随之增加呈先快升后慢降的非单调趋势,且颗粒发生明显塑性变形而壁面无显著形变;升温激发原子振动并导致材料热软化,可有效抑制反弹;随粒径增大,反弹恢复系数增加而临界反弹速度降低,尺度效应显著;此外,塑性碰撞模型与MD模拟趋势高度一致。表明该模型可用于定性解释纳米颗粒撞击壁面的动力学行为。结论 纳米颗粒撞击金属壁面的行为受速度、温度和粒径显著影响;相较于微米颗粒,纳米颗粒在碰撞过程中的受力机制与微观能量耗散路径由于显著的尺度效应而存在本质区别。本研究不仅揭示了纳米颗粒撞击过程中的关键状态转变与能量耗散路径,也为微观层面表面改性工艺的优化提供了理论依据。
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  表面羟基化改性一维BaZr_0.3Ti_0.7O₃纳米纤维/PVDF复合材料的介电储能性能研究

  陈铃, 刘兴博, 郭旭, 李龙, 白旭春, 王坤, 王娇, 刘少辉

  表面技术. 2026, 55(18): 209-219. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.017

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  目的 研制兼具高储能密度与高放电效率的介电复合薄膜,是推动功率型电子器件向小型化、微型化和轻量化发展的关键。方法 采用静电纺丝法制备具有一维结构的BaZr_0.3Ti_0.7O₃纳米纤维（BZT NF）,并对其表面羟基化改性（记为BZT NF-OH）。利用流延成型工艺制备BZT NF-OH/聚偏氟乙烯（PVDF）复合薄膜,并结合实验表征与有限元模拟,系统考察了羟基修饰的填料对复合体系微观形貌、介电响应及储能性能的调控规律及其内在机理。结果 制备出的BZT NF呈一维纤维形貌,直径分布介于80~240 nm,长度达11.4 μm,分散性良好。表面羟基改性可以改善纤维填料在PVDF基体分散与界面键合。介电性能测试表明,随BZT NF-OH添加量上升,复合电介质薄膜的介电系数显著增大;当填充体积分数为7.5%时,室温下该介电系数达到20.1,损耗相应下降,击穿场强显著提升。储能性能分析表明,在BZT NF-OH为2.5%的填充量（体积分数）下,复合材料储能密度达到8.31 J/cm³,较纯PVDF提高了189%。该性能提升主要归因于羟基化引发的双重效应：一方面促进了BZT NF在PVDF基体中的均匀分散,另一方面优化了界面结合状态。有限元模拟进一步证实,表面羟基化改性有助于均化内部电场分布,抑制局部击穿,从而提升整体耐压能力。结论 表面羟基化改性可有效调控纳米纤维与PVDF界面特性,在较低填料体积分数下实现介电常数与击穿强度的协同提升,显著增强复合材料的储能性能,为高性能电介质电容器的设计与开发提供了可行路径。
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  基于表面活化键合的GaN/Si异质集成及界面热应力研究

  黄瑞, 蒋成龙, 骆晨, 王智勇

  表面技术. 2026, 55(18): 220-228. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.018

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  目的 为了应对GaN和Si之间巨大的晶格失配与热膨胀系数差异带来的界面应力与可靠性挑战,通过表面活化键合技术实现高质量的GaN/Si异质集成,并探究其微观键合机理与宏观性能的关联。方法 采用Ar原子束对GaN与Si晶圆表面进行活化预处理,随后进行直接键合与不同温度的退火处理。利用XPS、AFM、SAM、TEM以及EDX等表征方法对键合界面进行原子尺度的结构表征与元素分布分析,以揭示界面微观结构。结果 TEM分析表明,界面处形成了一层厚度均匀约为5 nm的非晶过渡层。EDX线扫描结果显示,Ga、Si、N、O等元素在该界面区域发生了明显的互扩散,扩散宽度约为8 nm。结合宏观测试,发现经500 ℃退火的样品平均键合强度最高,达到10.5 MPa,晶圆键合率超过90%。结论 界面非晶层与元素互扩散是表面活化键合工艺在原子尺度上的关键产物。非晶层起源于羟基化表面的脱水缩合反应（形成Si—O—Ga网络）,并作为高速扩散通道促进了元素互扩散。该成分渐变的非晶过渡层有效地弛豫了晶格与热失配应力,是实现高强度、高可靠性GaN/Si异质集成的核心微观结构。
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  电镀工艺对钨丝镀镍层性能的影响

  苏丽蓉, 韦柯红, 刘微, 胡文义, 胡成路, 谢秀珍, 乐启炽

  表面技术. 2026, 55(18): 229-239. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.019

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  目的 明确不同电镀工艺参数对钨丝表面电镀镍层的影响。方法 在45 ℃、2.5 A/dm²的温度和电流密度条件下,对钨丝开展电镀镍研究,获得了结合强度优良的镀镍层,利用电子放大镜、扫描电镜、能谱分析对镀镍层进行表征,明确了电镀时间、盐酸体积分数和主盐浓度对镀镍层的完整性、表面形貌、厚度和槽电压的影响。结果 研究表明,镀镍层厚度随时间延长、盐酸体积分数和主盐质量浓度增加而增加。电镀40~80 s时,镀镍层逐渐均匀致密,电镀时间超过120 s后镀镍层逐渐出现不均匀现象。镀液中不添加盐酸时无法获得完整的镀镍层,盐酸体积分数为10 mL/L时,可形成完整的镀镍层,盐酸体积分数增加到20~40 mL/L时,镀镍层逐渐致密平整,且槽电压随盐酸体积分数增加而逐渐降低且稳定。主盐质量浓度低于100 g/L时,镀镍层无法完全覆盖钨丝基体,槽电压随主盐质量浓度增加而降低且平稳。结论 综合考虑,当电镀时间100 s、盐酸体积分数20 mL/L、主盐质量浓度100 g/L时可在钨丝表面获得综合质量优异的镀镍层。
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  磁针磁力研磨参数优化对医用Mg-1.6Ca-2.0Zn服役性能影响的研究

  韩姝慧, 吕慎金, 闫续中, 高冬芳, 乔阳

  表面技术. 2026, 55(18): 240-254. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.020

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  目的 改善铣削加工的Mg-1.6Ca-2.0Zn合金综合性能及细胞黏附性较差的问题,提升其表面性能与生物服役性能,拓展其在医疗骨植入领域的应用。方法 采用磁针磁力研磨技术对Mg-1.6Ca-2.0Zn合金进行表面处理,通过设计四因素四水平正交试验,结合硬度试验、表面粗糙度试验及电化学试验筛选最优研磨参数组合。同时通过细胞毒性试验、细胞黏附性试验、抑菌性能测试及涂层附着力表征,评估研磨后镁合金的生物服役性能。结果 最优研磨参数为：磁针尺寸Φ1.5 mm×10 mm、磁针装载量为0.5 kg、磁场转速为1 800 r/min、研磨时间为10 min。在此参数下,试样表面硬度提升了14.38HV,表面粗糙度S_a增至2.085 μm,腐蚀速率降低了9.494 mm/a。磁力研磨后的试样细胞毒性等级为1级,细胞相对存活率大于90%,细胞黏附性增强。该工艺可有效调控抑菌时效特性。涂层附着力由铣削态5级提升至0级。结论 磁针磁力研磨技术通过塑性变形强化、加工硬化及引入残余应力来改善Mg-1.6Ca-2.0Zn合金表面性能,最优工艺参数下的研磨处理能同步优化合金表面性能、生物安全性、抑菌时效、生物相容性及涂层附着力,为镁合金在医用骨植入领域的推广应用提供理论支持。
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  在电火花铣削加工基体表面制备单层石墨烯纳米片增强羟基磷灰石涂层

  于鹏程, 李丽, 刘宪福, 白雪, 麻兵, 齐柳杰, 王天宇

  表面技术. 2026, 55(18): 255-275. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.18.021

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  目的 采用单层石墨烯纳米片（GNS）提升羟基磷灰石（HA）涂层的力学性能、耐磨耐腐蚀能力及血液相容性,同时保持优良生物活性。方法 首先采用电火花铣削（EDM-milling）对Ti-6Al-4V基体进行预处理,构建具有放电蚀坑的微结构表面;随后制备“球形HA核心-片状GNS表面修饰”复合粉末,并通过大气等离子喷涂沉积质量分数为1.5%、2.0%和2.5% 的GNS/HA涂层。系统表征涂层相组成、显微结构、结晶度、显微硬度、结合强度、摩擦磨损行为、电化学腐蚀性能、体外矿化能力、血液相容性及抗菌性能。结果 GNS均匀分布于层片界面并显著提高了涂层性能。质量分数为2.0%的GNS/HA涂层显微硬度由纯HA的193.96 HV提升至230.50HV,提高约18.9%;结合强度提升26.2%。在30 N载荷下摩擦系数降低约18.98%,磨损表面C的质量分数由1.51%增至2.76%,证明形成富碳摩擦层。腐蚀电流密度由8.071×10^-6 A/cm²降至2.087×10^-6 A/cm²。GNS的引入使接触角由62°降至8.5°,模拟体液（SBF）浸泡7 d后质量分数为2.0%~2.5%样品表面形成蜂窝状类骨磷灰石。质量分数为2.0%的GNS/HA涂层表现出良好的血液相容性,溶血率仅为0.33%,血小板保持着较低的激活状态,有效延缓了凝血过程。复合涂层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的繁殖具有明显的抑制作用。结论 通过在HA粉末中加入质量分数为2.0%的GNS,可以显著提升HA涂层的力学性能和生物学性能。