2026年, 第55卷, 第2期　
刊出日期：2026-01-25

  

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腐蚀与防护
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  飞机迎风面蒙皮涂层高动态雨蚀损伤评价和机理

  沙明工, 惠志强, 李雨桐, 孙莹, 李明, 魏政, Babaytsev Arseny, Fedotenkov Gregory, Mednikov Aleksei, Tkhabisimov Aleksandr, 李玉龙, 陈建军

  表面技术. 2026, 55(2): 1-14. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.001

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  目的 飞机在雨中高速飞行时,机体迎风面蒙皮涂层受到雨滴冲击作用而产生损伤,出现表面开裂、剥离等典型损伤,会降低结构的安全性和功能性,因此需要对蒙皮涂层的雨蚀损伤机理进行深入研究。方法 利用一级轻气炮搭建的单射流试验平台和水切割装置改装的多射流试验平台模拟雨滴冲击。针对以碳纤维T300编制材料为基体,表面涂有3种同等厚度的聚氨酯涂层材料,在不同试验条件下对材料进行雨蚀试验研究。结果 在617 m/s冲击速度条件下,以0°、15°、30°的冲击角度以及在15°冲击角度,430、490和555 m/s的冲击速度下对三种涂层材料进行单射流试验;对三种涂层材料在 350、370和420 m/s的冲击速度下,进行1 000次冲击的多喷射流试验。结果 表明：随着冲击角度和速度的变化,三种涂层材料的损伤趋势是一致的;典型损伤形貌相同,即当水锤压力低于涂层材料的屈服强度极限时,损伤区域由环形损伤包围中央未损伤区域构成;当水锤压力超过材料的屈服强度极限时,水锤压力结合侧向射流会造成1~2倍液滴直径的损伤区域。多射流与单射流的试验结果具有相似性。结论 通过对比单射流与多射流试验下涂层材料的典型损伤形貌可知,材料的雨蚀损伤机理与自身的力学性能关系密切。根据三种涂层材料在不同试验参数下的损伤结果,材料1性能最佳,在多种试验条件下均有良好的表现,能够满足飞机在不同环境下的飞行需求。
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  化学刻蚀+阳极氧化+热处理法制备TC4钛合金超疏水表面用于耐腐蚀性研究

  郑威威, 刘长松, 展玉珍, 贾靖龙, 章志勇

  表面技术. 2026, 55(2): 15-23. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.002

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  目的 通过提高钛合金表面的疏水性,增强抗腐蚀能力,降低钛合金在海洋环境中由于腐蚀行为产生的氢脆风险,提高钛合金构件的使用寿命。方法 首先采用化学刻蚀法在钛合金表面制备微米级粗糙结构,随后采用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管,并进行热处理,实现表面由亲水到疏水的润湿性转变。采用SEM、EDS、XRD、接触角测量仪、粗糙度轮廓分析仪对其表面微观形貌、成分、润湿性能和粗糙度进行表征。结果 化学刻蚀形成微米级金字塔结构,阳极氧化生成纳米级二氧化钛纳米管,二者共同构建了阶层微纳结构。此外,与原始钛合金相比,表面接触角增加到156°,开路电位值正移至0.09 V（vs. SCE）,维钝电流密度由5.38×10^-5 A/cm²降低至4.39×10^-8 A/cm²。同时,试样的电荷转移电阻在阳极氧化后增加到1.42×10⁶ Ω·cm²,并且热处理后,电荷转移电阻进一步提高到2.46×10⁷ Ω·cm²,耐腐蚀性能显著提高。结论 通过在钛合金表面进行简单的刻蚀和氧化等方法,无需低表面能物质修饰,即可获得超疏水表面,最终实现提高钛合金表面耐腐蚀性能的目的。
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  Inconel690-NiCr涂层管在高温苛性碱溶液中的腐蚀行为研究

  王瑞, 李翔龙, 岳耀民, 于洋洋, 苗启凯, 霍同龙, 苏凯峰

  表面技术. 2026, 55(2): 24-37. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.003

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  目的 蒸汽发生器传热管是压水堆（PWR）核电站一、二回路的热交换枢纽,其材料耐腐蚀性能影响着压水堆核电站的使用寿命,鉴于此,研究了690-NiCr涂层管在正常工况和非正常工况下的耐腐蚀性能,揭示了温度和pH对690-NiCr涂层管氧化膜形成过程的影响。方法 采用水循环系统的高压釜设备模拟压水堆（PWR）真实工况,利用大气等离子喷涂（Air Plasma Spraying,APS）技术制备Ni-Cr涂层,设计了二回路水环境（285 ℃）、偏离工况水环境（320 ℃）、次临界水环境（360 ℃）以及不同pH值（pH=7.0、pH=9.8、pH=10.6）实验方案;通过SEM、EDS和XRD分析了氧化膜形貌及成分、元素含量和腐蚀机理。结果 在二回路水环境下,涂层管在三种pH水环境下的表面氧化物形状相似,表面覆盖颗粒状氧化物并伴随针状氧化物;在320 ℃偏离工况水环境下,涂层管在三种pH下均形成了形状不规则的颗粒状外层氧化膜和致密的内层氧化膜,外层氧化膜富含Cr,Ni次之,内层氧化膜则相反;在次临界水环境下,涂层管所形成的内外层氧化膜成分差别较小,均富含Cr、Ni元素,不同的是,pH=10.6时的氧含量较低。结论 涂层管在二回路水环境中形成了三层氧化膜,外层氧化膜主要为Cr(OH)₃、Ni(OH)₂和NiO;中间层氧化膜主要由单质Ni、少量NiO和Fe的氧化物构成;内层氧化膜由Cr₂O₃构成;随着温度的上升,涂层管表面氧化膜厚度增加,外层氧化物颗粒长大,内层氧化膜遭到破坏,保护性变差,基体的腐蚀速率增加。
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  换流阀铝散热器阳极氧化对均压电极结垢的抑制作用

  耿植, 彭瑞, 吴杰, 吴天宝, 刘学文, 王杰, 王志高, 范峻, 吴跃伟, 刘磊

  表面技术. 2026, 55(2): 38-49. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.004

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  目的 解决高压直流输电系统换流阀铝散热器腐蚀导致的均压电极结垢问题。方法 采用硫酸和硫酸+草酸两种电解液体系对换流阀铝散热器进行阳极氧化处理,通过X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱对氧化膜物相与形貌进行分析,通过电化学阻抗谱对氧化膜耐蚀性能进行评估,并采用循环冲刷试验装置模拟研究了散热器表面阳极氧化对均压电极结垢的影响。结果 铝合金在硫酸或硫酸+草酸体系中处理后表面生成无定形Al₂O₃和AlOOH（或Al(OH)₃）组成的致密氧化膜,在模拟内冷水环境中的腐蚀速率可降低1个数量级,耐蚀性显著提高且随温度升高不会明显减弱。散热器在泄漏电流流入的区域（阳极）比流出区域（阴极）更容易发生腐蚀,经过阳极氧化预处理后腐蚀明显减弱。均压电极结垢主要来源于散热器腐蚀,电流流出方向更容易发生结垢;散热器经过阳极氧化预处理后,在外加电压下腐蚀速率显著降低,循环水中的金属离子浓度下降,最终均压电极的结垢速率降低96%。结论 换流阀铝合金散热器表面阳极氧化能够有效抑制均压电极结垢。
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  SO₂对CO₂埋存用P110油管材料腐蚀产物和腐蚀机制的影响

  杨震, 赵国仙, 刘冉冉

  表面技术. 2026, 55(2): 50-60. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.005

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  目的 探究SO₂对P110油管钢在CO₂埋存环境中的腐蚀行为及腐蚀产物膜演化机制的影响,为碳捕集与埋存（CCS）技术提供材料腐蚀防护的理论支持。方法 采用XRD、XPS、HRTEM、EPMA、SEM和EDS等技术对P110油管钢腐蚀产物膜的成膜机制和腐蚀机理进行研究。结果 在90 ℃、2 MPa CO₂环境下,无SO₂时,腐蚀产物膜主要由致密的FeCO₃晶体和少量CaCO₃组成,此时的腐蚀产物膜虽然对基体具有一定的保护性,但材料的均匀腐蚀速率仍较高。随着SO₂含量增加,腐蚀产物膜分层现象更加明显,外层出现非晶态FeS、针状FeS₂及板条状FeSO₃,内层则为FeCO₃和Fe₃O₄。当SO₂的体积分数为5%时,腐蚀产物膜中出现贯穿性裂纹,FeS和FeSO₃含量显著增加。结论 SO₂的引入显著提高了S元素在腐蚀产物膜中的渗透深度（从120 μm增至175 μm）,其通过促进硫化物（FeS、FeS₂）和亚硫酸盐（FeSO₃）的生成,破坏腐蚀产物膜的致密性,并导致腐蚀产物膜疏松多孔,保护性下降。高温高压和酸性环境的协同作用增加了SO₃^2-的氧化性,同时腐蚀产物膜的结构缺陷为S元素的持续氧化提供了通道,导致S元素的高价态（S⁴⁺）比例上升,进一步加剧了局部腐蚀和点蚀。
激光表面改性技术
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  热障涂层激光表面处理技术研究现状和发展趋势

  阚生盼, 王大锋, 刘顺平, 王超越, 张咪娜, 周香林

  表面技术. 2026, 55(2): 61-79. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.006

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  热障涂层是航空发动机关键高温防护材料。在热-力-化多场耦合环境下,孔隙、微裂纹等典型缺陷易诱发热腐蚀介质的渗透,导致涂层失效破坏。采用激光表面处理技术对热障涂层表面进行加工或改性处理,能够细化晶粒,提升涂层结构致密度、表面组织均匀性,是增强热障涂层耐热腐蚀性能和服役寿命的重要手段之一。本文概述了热障涂层目前常用的材料、结构、制备工艺优势及问题,重点综述不同激光表面处理技术（激光上釉、激光重熔、激光刻蚀）对热障涂层的表面质量、耐高温腐蚀性能、抗热震性能及力学性能等方面的影响,同时探讨激光表面处理因热应力而产生的网状裂纹,虽会提升涂层的应变容限,但会成为高温下热腐蚀介质渗入涂层内部通道的问题,总结出高能量短波长激光器上釉、激光釉层/重熔层结构改性、掺杂自愈合材料、填充裂纹四种改善方式。最后,在指出当前激光表面处理热障涂层技术局限性的基础上,从新型多元陶瓷热障涂层、新型激光器与多种激光工艺对热障涂层的复合处理、搭建激光表面处理集成平台等方向展望其未来发展趋势。
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  42CrMo表面激光熔覆铜合金涂层孔隙调控及摩擦磨损性能研究

  张群莉, 马黎娜, 陈智君, 杨高林, TofilSzymon, 邵中魁, 姚建华

  表面技术. 2026, 55(2): 80-96. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.007

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  目的 采用添加过渡层与同步复合电磁场方法,以降低轴承材料42CrMo表面激光熔覆铜合金涂层的孔隙率,提高其摩擦磨损性能。方法 在滑动轴承材料42CrMo表面熔覆铜合金,可以改善材料表面摩擦磨损性能并且降低制造成本,但铜与铁结合容易产生孔隙缺陷。本文通过添加过渡层以减少激光熔覆层的孔隙缺陷,基于正交试验设计对激光熔覆铜合金的工艺进行优化,研究了添加过渡层对熔覆层气孔的抑制作用。在此基础上,研究了电磁场对熔覆层组织与性能的影响。结果 最佳熔覆工艺为激光功率2 000 W,扫描速度2 mm/s,送粉速率8 g/min。通过添加Ni过渡层,熔覆层孔隙率最低可达0.1%,界面结合处无裂纹。无过渡层的熔覆层主要物相由α-Fe、（Fe,Ni）、Fe-Cr、α-Cu、CuNi₂Sn、Cu₄₁Sn₁₁等组成;添加过渡层后熔覆层主要物相由α-Cu、CuNi₂Sn、Cu₄₁Sn₁₁等组成,无球状富铁相,界面元素有明显过渡,结合良好。引入过渡层和电磁场后,组织呈弥散网状分布,优化后的熔覆层显微硬度为205.7HV0.3,干摩擦和油润滑条件下摩擦系数分别为0.367和0.118,磨损率分别为0.005×10^-5 mm³·N^-1·m^-1和0.009×10^-6 mm³·N^-1·m^-1,相比无过渡层试样降低了68.8%和35.7%,磨损形貌由黏着磨损转变为磨粒磨损。结论 过渡层的添加减少了因SnO₂分解而产生的气孔,优化后熔覆层孔隙率显著降低,表层不含富铁相。电磁场产生的洛伦兹力会驱动熔体对流,促进成分均匀化。过渡层和电磁场的协同作用下,组织分布均匀,摩擦磨损性能大幅提升。
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  脉冲激光空域整形定向能量沉积316L不锈钢过程中的熔池行为

  吴家柱, 陈正钢, 覃信茂, 尹存宏, 王贵, 张宏伟

  表面技术. 2026, 55(2): 97-111. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.008

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  目的 揭示脉冲圆形超高斯（PW-SG）、脉冲横向椭圆高斯（PW-TE）和脉冲纵向椭圆高斯（PW-LE）三种模式对激光定向能量沉积（L-DED）过程中熔池行为的影响机制。方法 基于质量、动量和能量守恒定律,建立考虑氧和硫元素影响的脉冲激光空域整形定向能量沉积三维热流耦合模型,结合实验制备试样,并利用光学显微镜分析熔道形貌以验证模型准确性。结果 在三种模式中,PW-LE具有最大的峰值温度、熔池体积和熔道高度,且重熔最为严重;PW-TE则表现出最小的峰值温度、熔池体积、熔池表面积及熔道高度与深度,但熔道宽度最大,重熔最轻。所有模式的熔池均形成向内的Marangoni流动,其中PW-LE的峰值流速最高。在激光关闭的凝固阶段,三种模式的平均温度梯度、冷却速率和形态因子均逐渐降低,而平均凝固速率逐渐上升。此外,PW-SG和PW-TE诱导熔道表面形成鱼鳞纹结构,且PW-TE的鱼鳞纹最为显著。结论 周期性的热输入导致熔池行为呈现周期性时变特征,而不同的热分布和热累积（PW-LE> PW-SG>PW-TE）是引发熔池行为差异的主要原因。表面活性元素氧和硫促使热毛细系数始终为正,驱动熔池形成向内的Marangoni流动。不同的脉冲热源模式可诱导不同的晶粒结构和织构,其中PW-TE更有利于晶粒细化和CET,而PW-LE的高频重熔则倾向于柱状晶的外延生长和织构形成。
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  激光冲击强化对增材制造316L不锈钢微观组织及耐磨性的影响

  曹晓蝶, 吴嘉俊, 徐尤泽, 吴承彪, 丁旺旺, 乔红超, 赵吉宾, 孙博宇

  表面技术. 2026, 55(2): 112-123. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.009

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  目的 通过激光冲击强化技术提高增材制造316L不锈钢的耐磨性。方法 采用激光能量为6 J,脉冲宽度为15 ns,光斑直径为3 mm的脉冲激光对增材制造316L不锈钢样件进行处理,研究激光冲击强化对增材316L不锈钢样件的表面形貌、显微硬度、残余应力分布、微观组织和耐磨性的影响。结果 激光冲击强化后,增材316L不锈钢样件X射线衍射图谱的衍射峰发生偏移,但未发生相变;由于严重的塑性变形,其表面粗糙度增加。强化后样件表面晶粒明显细化,平均晶粒尺寸由原始状态的58.3 μm减小至47.9 μm;同时表面位错密度显著增加,残余压应力达到-353 MPa;显微硬度由233.2HV提升至288.7HV,增幅约23.8%。摩擦磨损试验表明,激光冲击强化后的样件摩擦系数由0.409降至0.373,平均磨损率降低了约50.12%。磨损形貌分析显示,未处理样件以剥落磨损为主,而强化样件主要表现为黏着磨损,表面损伤减轻。结论 激光冲击强化通过晶粒细化、增加位错密度以及引入堆垛层错与残余压应力的协同作用,从而显著提升了增材316L不锈钢样件的硬度和耐磨性。该技术为改善增材制造金属零件的表面性能提供了有效途径。
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  SiC_f/SiC复合材料纳秒激光烧蚀机理研究

  邸腾达, 杨煜珩, 赵卿钰, 吴东江, 马广义

  表面技术. 2026, 55(2): 124-133. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.010

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  目的 建立工艺参数与纳秒激光烧蚀SiC_f/SiC复合材料烧蚀槽尺寸及烧蚀槽形貌的映射关系,揭示不同工艺参数条件下的烧蚀机理,明确烧蚀过程的成分变化规律,为SiC_f/SiC复合材料的孔加工和槽加工提供理论指导和工艺基础。方法 通过不同激光能量密度和扫描速度的纳秒激光对SiC_f/SiC复合材料进行烧蚀,采用扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜以及显微拉曼光谱仪对烧蚀槽形貌尺寸及物相组成进行分析,揭示纳秒激光烧蚀SiC_f/SiC复合材料的烧蚀机理。结果 在选定工艺参数范围内,激光能量密度主要影响烧蚀宽度,扫描速度主要影响烧蚀深度,激光能量密度由1.78 J/cm²提高到8.89 J/cm²,烧蚀宽度提高了10.06 μm。扫描速度由800 mm/s降低到50 mm/s,烧蚀深度提高了76.12 μm。结论 纳秒激光烧蚀SiC_f/SiC复合材料的主要烧蚀产物是SiO₂。烧蚀槽内部由于氧分压较小,温度较高,SiC被动氧化会转变为活性氧化,生成SiO和CO等物质。此外,烧蚀过程中SiC会发生分解和蒸发,对材料中SiC的含量和结晶度造成影响。当材料吸收的单位时间激光能量输入较低时,SiC蒸发分解产生的气体反冲压力将熔融液滴抛离,在光斑附近形成半圆形溅射状。当材料吸收单位时间激光能量输入较大时,大部分熔融液滴无法离开烧蚀槽,在烧蚀槽内形成较厚的重铸层和块状堆积物。
功能表面及技术
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  大气等离子体刻蚀技术在光学元件与半导体加工中的研究进展

  吕航, 惠迎雪, 刘卫国, 刘浴岐, 巨少甲, 陈晓, 葛少博, 张进

  表面技术. 2026, 55(2): 134-150. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.011

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  大气等离子体（Atmospheric Pressure Plasma,APP）刻蚀技术凭借非接触加工、常压操作及物理-化学协同去除机制,在光学元件与半导体器件加工领域展现出巨大潜力。然而,现有研究对等离子体-材料原子级相互作用机理、热力学非线性效应及反应副产物控制的系统性认知仍显不足,制约了其规模化应用。为推进APP刻蚀技术在超精密制造领域的突破,本文系统解析了介质阻挡放电、射频放电及微波放电装置的创新设计,深入探讨了工艺参数协同优化机制与表面质量控制策略。研究发现,通过调控气体组分、激活原子选择性刻蚀模式,可同时实现超高材料去除率与原子级表面平整度;阵列化射流技术可大幅提升体积去除率,显著突破大口径元件加工效率瓶颈。同时,通过建立热效应与工艺参数的耦合模型,动态调整加工过程中的工具作用方式,显著降低了加工残差,而纯Ar等离子体诱导的台阶-平台自组织重构可有效消除亚表面损伤。本文还综述了APP刻蚀技术在光学自由曲面、半导体高深宽比结构及第三代半导体器件制造中的创新应用,证实其兼具高效性与原子级精度。最后,前瞻性指出该领域需突破热力学非线性效应控制、难熔副产物层管理、原子级机理认知及大面积均匀等离子体源开发等挑战,为APP刻蚀技术迈向工业级超精密制造提供理论支撑与技术路线。
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  超疏水减阻表面制备与应用研究进展

  崔梓轩, 侯现会, 董树亮, 安立宝

  表面技术. 2026, 55(2): 151-181. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.012

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  流体介质中运动体的阻力优化成为多学科交叉的前沿研究领域。研究表明,船舶和水下航行器的摩擦阻力分别占总阻力的50%和70%,不仅增加了燃料消耗和碳排放,还限制了深海探测等技术的发展。超疏水表面因其独特的微纳米结构和优异的疏水性能,显著降低了流体与固体表面的摩擦阻力,为减阻技术开辟了新方向。本文系统综述了超疏水表面减阻技术的最新进展,涵盖以下四个方面：首先,从理论层面解析超疏水表面的减阻机理,重点探讨空气层稳定性和滑移效应对减阻的影响;其次,详细阐述超疏水表面的制备技术,如化学蚀刻、激光加工、电沉积、模板法等,分析其优缺点,并总结主流测试方法,包括速度测量法、直接测力法、扭矩测量法和压降测量法;再次,归纳超疏水表面在船舶、管道输送、微流控芯片及医疗设备等领域的应用案例,展示其在提升能源效率、降低运营成本及推动绿色转型中的潜力;最后,结合当前技术挑战,展望了超疏水表面减阻规模化应用的前景。
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  油污处理新材料：石墨烯基超疏水材料的研究进展

  董亚鲲, 袁帅, 张惠宁, 张钥, 张森, 王百祥

  表面技术. 2026, 55(2): 182-193. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.013

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  超疏水材料以其出色的防渗透性和自清洁特性,为油水分离和污染物吸附等领域提供了新的解决方案。但在实际应用中,超疏水材料在疏水性、稳定性和经济性等方面仍面临诸多挑战。本研究简述了超疏水表面的原理,回顾了石墨烯基超疏水材料的特性及其在油水分离、污染物吸附等领域的应用现状,详细介绍了超疏水材料制备技术的最新研究进展,涵盖了层层自组装法、刻蚀法、涂覆法和沉积法等,并重点分析了不同宏观结构对材料油水分离性能的影响。分析表明,未来研究应着力于优化材料结构设计以提高疏水性能,开发低成本规模化制备工艺,同时增强材料的环境稳定性,旨在推动石墨烯基超疏水材料在油污处理领域的更深层次应用,为生态环境保护和可持续发展提供理论支持和技术指导。
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  超声辅助电沉积金属基镀层的研究进展

  王颖慧, 刘洪军, 张靖宇, 李亚敏

  表面技术. 2026, 55(2): 194-208. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.014

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  超声辅助电沉积（Ultrasonic-Assisted Electrodeposition）是一种将高强度超声波与电沉积过程耦合的表面技术,通过超声空化现象与电场驱动的协同作用,实现纯金属、合金及其复合镀层在基体材料表面的可控沉积。由于具有工艺调控灵活、资源利用率高、环境友好等优势,该技术的应用领域已从传统的表面强化拓展至航空航天、微电子、新能源器件、生物材料等领域的新材料制备。本文介绍了超声辅助电沉积时超声空化现象及其产生的物理效应,对比分析了超声浴槽和超声探头两种超声引入模式的特征及适用场景。基于超声波在细化镀层晶粒、改变镀层成分以及降低孔隙率等方面的作用以及改善颗粒在电解液中分散性的效果,系统讨论了超声辅助技术对电沉积金属基镀层在分散搅拌、晶粒细化和性能改善方面的作用,并详细总结了该技术在铜、镍、铁、锡等金属、合金及其复合镀层制备方面的研究进展。此外,本文还指出了作用机制、工艺优化和性能预测、多物理场耦合、新型电解液、规模化应用等方面的挑战和未来发展方向。
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  基于一维垂直架构设计的热界面材料研究进展

  曹宏涛, 孙浩伟

  表面技术. 2026, 55(2): 209-220. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.015

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  随着高功率电子器件向微型化、集成化方向发展,高效热界面材料（TIMs）建立从热源（芯片）到散热器高效传热路径的研究成为突破器件散热瓶颈的关键。本文系统综述了三类垂直取向纳米结构热界面材料的最新研究进展。首先,金属纳米线阵列多集中在铜纳米线阵列的制备及其应用,对比分析了电化学沉积法和模板辅助生长法在制备过程中对阵列取向度的影响。其次,垂直碳纤维复合材料的研究在于碳纤维的长径比和界面声子匹配的优化策略。通过优化碳纤维的结构和界面性质,从而降低热阻,改善散热效果。此外,垂直碳纳米管阵列主要是利用金属催化化学气相沉积（CVD）技术生长垂直碳纳米管阵列。通过改善碳纳米管阵列的对接质量,降低热阻,进一步提升热传导效率。同时还总结了垂直碳纳米管阵列材料转移工艺的优化措施,并探讨了通过填充物质提高碳纳米管阵列的导热性能及其在实际应用中的便利性。总体来说,这些研究不仅为热界面材料的开发提供了理论支持,还为下一代电子器件的散热解决方案提供了新的思路。
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  TiO₂/HWCNTs光热超疏水复合涂层防覆冰/除冰性能

  郭贵静, 王优强, 张海洋, 徐莹, 安恺

  表面技术. 2026, 55(2): 221-232. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.016

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  目的 应对结冰现象带来的挑战,开发新型高效、节能、环保的防覆冰/除冰表面技术。方法 制备了TiO₂/HWCNTs光热超疏水复合涂层,其具备优异化学和机械稳定性并用于表面防覆冰/除冰。采用扫描电子显微镜与激光共聚焦显微镜观察涂层表面微观形貌。同时,利用傅里叶变换红外光谱分析表面化学组成的变化,并通过接触角测量评估其润湿性能的改变。通过系统研究涂层的润湿性、光热转换效率和防覆冰/除冰性能等关键指标,最终确定了TiO₂/HWCNTs的最佳质量配比。在此基础上,对该最优配比涂层的综合性能进行了全面表征,重点考察了其光热转换特性、防覆冰/除冰效果、防污能力、自清洁性能等关键功能特性。结果 当TiO₂/HWCNTs的配比（质量比）为1∶1时,涂层表面的超疏水性最优,接触角高达157°。涂层具备优异的光热转换效率,照射200 s涂层表面温度升至79.9 ℃（一个太阳光强度下）;所制备涂层的结冰时间为1 135 s,相较于基板延长了19.57倍,而光热除冰时间为42 s,比基板缩短了316 s,表现出显著的表面防覆冰和光热除冰能力。同时,该涂层表面还展现出优异的防污与自清洁性能。结论 通过构建TiO₂/HWCNTs光热超疏水复合涂层体系,为解决极端环境下材料的防覆冰与高效除冰难题提供了创新性解决方案。该研究不仅从材料成分优化和微纳结构调控的角度,揭示了光热转换与超疏水性能的协同作用机制,更为开发兼具长效稳定性与环境适应性的多功能防覆冰涂层开辟了新途径。研究结果为突破传统防覆冰/除冰技术能耗高、效率低的瓶颈提供了重要的理论支撑和技术参考,对推动航空航天、极地装备等领域的防冰技术发展具有重要的科学意义和应用价值。
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  风力机弹性除冰涂层的老化特性及耐久性研究

  李宁波, 杨艳民, 金崇会, 李亿, 薛志亮, 周永刚

  表面技术. 2026, 55(2): 233-241. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.017

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  目的 考虑到实际运行环境下除冰涂层的使用寿命,对一种弹性除冰涂层的老化特性和耐久性进行试验验证。方法 在酸碱性和温度交变条件下研究涂层的性能变化;通过实验室小风机试验台研究风蚀对除冰涂层强度的影响;在某风电场真实环境条件下分析涂层的老化特性,并搭建小风机试验台验证真实环境条件下老化77 d后弹性除冰涂层的除冰效果。结果 酸碱盐溶液、温度交变、风蚀、自然老化等因素下弹性除冰涂层的性能一开始逐渐下降,后期趋于稳定,老化后涂层的接触角、冰黏附强度等性能参数仍优于无涂层叶片。在pH值为3~11的酸碱盐溶液浸泡96 h后,涂层的接触角下降5%~7%;在-18 ℃和25 ℃条件下循环20次后,涂层的性能趋于稳定,冰黏附强度约为36.26 kPa;涂层在随试验小风机高速运转（90~180 r/min）120 d情况下,未发生破损,具有抗风蚀能力;在真实环境下老化62 d后,涂层表面逐渐出现颗粒物,向阳面和背阴面接触角分别下降6.48%、6.04%,冰黏附强度分别为无涂层叶片的17.73%、15.88%,说明涂层具有抗紫外光照的特性;涂层在实际环境条件下随叶片运行77 d后,老化的涂层仍具有明显的除冰效果。结论 弹性除冰涂层具有耐腐蚀性、耐温度变化、抗风蚀、抗紫外辐射的优点,在一个结冰期内具有明显的防除冰效果。
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  PECVD制备类液纳米涂层及其表面抗结冰性能研究

  周国伟, 邹晖, 陈威, 徐赫, 范冬冬, 刘文娜, 叶羽敏

  表面技术. 2026, 55(2): 242-253. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.018

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  目的 以等离子增强化学气相沉积（PECVD）方法制备类液纳米涂层并研究其在光滑与粗糙表面的疏液性能与抗结冰性能。方法 采用PECVD技术,以环状硅氧烷（四甲基环四硅氧烷,TMCTS）和线性硅氧烷（六甲基二硅氧烷,HMDSO）为前驱体,分别制备表面光滑的等离子聚合HMDSO（H）涂层、表面粗糙的等离子聚合TMCTS（T）涂层和复合TMCTS/HMDSO（T/H）涂层。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和接触角测试仪对涂层的成分结构、形貌及润湿性进行表征。通过结冰延迟时间和冰黏附强度测试评估涂层的抗结冰性能。通过高温浸煮、酸碱腐蚀、紫外加速老化、膜基结合力和磨损测试评估涂层的耐久性。结果 PECVD制备的复合T/H涂层展现出优于光滑H涂层和粗糙T涂层的疏液性和抗结冰性能。依靠纳米粗糙复合结构与低表面能特性协同作用,其静态水接触角达到151°,滑动角低至2°。在-15 ℃测试条件下,复合T/H涂层将水滴的结冰起始时间延迟至240 s（较未处理表面提升14倍）,完全冻结时间延长至600 s（提升10倍）。同时,该涂层的冰黏附强度仅为23.4 kPa,较未处理表面（217.5 kPa）降低89%。在热稳定性、抗紫外性、耐溶剂性、膜基结合力和耐磨性测试中,复合T/H涂层均表现出色的稳定性。结论 通过PECVD技术制备的复合T/H涂层具有优良的疏液与抗结冰性能,有望为电力系统关键设备如绝缘子等表面的防覆冰难题提供新的解决方案。
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  激光纹理与电沉积抗菌涂层协同提升钛植体性能

  杨成娟, 杜腾龙, 郭珂昕, 陈萧宇, 耿红娟, 尼娜, 田延岭, 杨振

  表面技术. 2026, 55(2): 254-265. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.019

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  目的 解决钛及其合金在口腔种植体应用中存在的抗菌性能不足及骨整合失败问题。方法 提出一种协同表面工程策略,将飞秒激光制备的微纳结构与壳聚糖/明胶/米诺环素（CS/GT/Mino）复合电沉积涂层相结合,实现抗菌与促骨整合功能的统一。飞秒激光在钛表面构建了约25 μm宽的沟槽和500 nm周期的激光诱导周期性表面结构（LIPSS）,形成多尺度的机械嵌锁界面,同时H₂O₂的引入有效抑制了电沉积过程中气体析出,保证了涂层的均匀性和完整性。结果 实验结果表明,激光纹理化表面显著增强了涂层的界面结合强度,剪切强度由抛光表面的5.7 MPa提升至33.9 MPa,增强近6倍。此外,涂层对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均表现出明显的早期抑菌活性,且多层次的表面形貌延长了药物释放路径,实现了米诺环素的可控缓释。荧光染色和细胞形貌分析显示,激光诱导的各向异性结构能够引导成骨细胞（MC3T3-E1）有序排列与展伸,促进其骨向分化。结论 该研究提出了一种将机械稳定性与生物功能性协同集成的新型涂层构建策略,为实现抗感染、促骨整合的多功能口腔种植体表面提供了理论支持和实践路径。
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  非晶态碳薄膜对微放电效应抑制的影响研究

  姜兆旻, 楚坤, 胡笑钏, 封国宝

  表面技术. 2026, 55(2): 266-277. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.020

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  目的 微放电效应是导致高功率航天微波器件在轨失效的关键因素之一。本研究旨在阐明非晶态碳（Amorphous Carbon, a-C）薄膜通过调控铜（Cu）表面二次电子发射（Secondary Electron Emission, SEE）特性以抑制微波器件微放电效应的作用机制,并量化其在平行平板与同轴传输线中的抑制效果。方法 采用直流磁控溅射技术在Cu基底上沉积a-C薄膜;测量分析Cu与a-C/Cu的二次电子发射系数（Secondary Electron Yield, SEY）及二次电子能谱（Secondary Electron Spectrum, SES）;基于Furman二次电子发射理论,建立a-C/Cu的Monte Carlo模拟模型,预测其二次电子发射行为;利用CST Studio Suite构建平行平板和同轴传输线模型,研究a-C薄膜对微放电阈值电压的影响。结果 厚度为（1.27±0.05）μm的a-C薄膜可以使Cu的SEY最大值从2.18降至1.65,第一临界能量由36 eV提高至58 eV,第二临界能量由2 843 eV降至1 000 eV;SES本征峰强度与面积分别衰减了44%与33%。在f×d=2~9 GHz·mm频段内,a-C薄膜使平行平板模型的微放电敏感区间压缩了42.3%。当f×d=3 GHz·mm时,下阈值电压从237.7 V升高至280.42 V（+17.9%）,上阈值电压从898.89 V降低至671.34 V（-25.3%）;同轴传输线模型呈现相似变化趋势,其下、上阈值电压分别变化+11.29 V和-60.56 V。结论 a-C薄膜可显著抑制Cu的二次电子发射,有效缩小平行平板与同轴传输线结构的微放电敏感区间。该研究为航天微波器件提供了一种低成本、可扩展的表面改性方案,对提升器件在轨抗微放电能力具有重要应用价值。
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  BAS玻璃基复合封孔涂层的制备与性能研究

  仝宗伟, 闫香洁, 马腾, 刘云, 赵亚丽, 李克训

  表面技术. 2026, 55(2): 278-287. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.02.021

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  目的 针对多孔Si₃N₄陶瓷因易吸潮导致介电性能劣化的问题,开发一种兼具优异防潮性能、良好结合强度及高抗热震性的复合涂层,以提升多孔Si₃N₄陶瓷在极端高温透波环境下的应用可靠性。方法 基于BaO-Al₂O₃-SiO₂（BAS）三元相图,通过结构设计、压缩空气喷涂和低温烧结,在多孔Si₃N₄陶瓷表面制备了BAS玻璃-钡长石/Si₃N₄复合涂层,系统研究了不同熔融温度（1 300 ℃和1 400 ℃）的BAS玻璃、烧结温度以及添加5%（质量分数）Yb₂O₃对涂层的微观结构、防潮性能（防水率）、涂层与基体结合强度以及抗热震性能的影响规律。结果 添加5%（质量分数）Yb₂O₃可显著降低BAS玻璃熔体黏度,促进其在烧结过程中的横向流平和纵向渗透,有效提高了涂层的致密度及其与基体的结合强度;采用熔融温度为1 300 ℃的BAS玻璃,在1 390 ℃烧结温度下制备的涂层综合性能最优：涂层致密化良好,防水率高达97.14%,与基体的结合强度达到12.4 MPa;该涂层在经历ΔT=1 100 ℃的5次循环热震测试后,防水率仍能保持在91.01%,展现出优异的抗热震性能。结论 本研究在多孔Si₃N₄陶瓷表面制备了高性能的BAS玻璃-钡长石/ Si₃N₄复合涂层;Yb₂O₃的引入优化了BAS玻璃的烧结行为,显著提升了涂层的致密性、结合强度和抗热震性;特别是基于1 300 ℃熔融BAS玻璃制备的涂层,在1 390 ℃实现致密化,其优异的防潮性能和良好的结合强度表明该复合涂层能有效阻隔湿气侵蚀并承受极端温度冲击,为多孔Si₃N₄陶瓷在高温、高湿等恶劣透波环境下的长期稳定应用提供了可靠的技术途径。