2026年, 第55卷, 第20期　
刊出日期：2026-10-25

  

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腐蚀与防护
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  刻蚀机内腔体耐刻蚀涂层研究进展

  范雨鑫, 徐天培, 杨云乔, 朱琦

  表面技术. 2026, 55(20): 1-16. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.001

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  刻蚀机内腔体长期遭受高能等离子体腐蚀,直接影响芯片质量与设备寿命,是半导体芯片的“卡脖子”问题。高性能耐刻蚀涂层是突破半导体“卡脖子”的关键。本综述聚焦于刻蚀机内腔体耐刻蚀涂层,从涂层材料的选取和涂层的制备方法两方面入手,分别对其研究进展进行梳理。材料选取方面,将刻蚀机内腔体耐刻蚀涂层所用的主流材料分为氧化物陶瓷涂层和含氟陶瓷涂层2类,从材料的基本性能入手对几种典型材料进行分析,并总结归纳前人的实验,得出每种材料的优势与短板,在此基础上,重点阐述了综合防护性能优异的钇铝石榴石耐蚀涂层的特性。涂层制备方法方面,综述详细介绍了大气等离子喷涂、气溶胶沉积,以及微弧氧化等6种当前耐刻蚀陶瓷涂层主流制备技术的工作原理,对比分析各制备方法的优缺点,并给出了当前的适用场景。最后,本综述展望了刻蚀机内腔体耐刻蚀涂层的未来发展趋势,旨在为开发下一代高性能刻蚀机内腔体耐刻蚀陶瓷涂层提供理论参考与技术思路。
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  WC-14Co涂层在不同pH值模拟海水环境中的腐蚀磨损行为研究

  李明杰, 舒文祥, 余施佳, 杨男, 周尊媛, 周龙龙, 李政岭, 周俊, 蔡振兵

  表面技术. 2026, 55(20): 17-28. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.002

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  目的 探究以30CrMnSiA钢为基体的WC-14Co涂层在不同pH值模拟海水环境中的腐蚀磨损行为及失效机理。方法 采用质量分数3.5%的NaCl溶液（简写为3.5% NaCl溶液）模拟海洋环境,通过电化学测试、滑动腐蚀磨损试验研究其在pH值为3、5、7、9和11的质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀磨损行为,利用超景深显微镜、光学3D表面轮廓仪和扫描电子显微镜观察涂层表截面及磨痕形貌并获得二维轮廓和磨损体积等参数;利用全自动维氏硬度仪测量涂层的显微硬度;利用X射线光电子能谱仪分析腐蚀产物。结果 结果表明,当pH在3~7范围内,随pH升高,涂层的自腐蚀电流密度与磨损体积均逐渐减小。当pH=7时,涂层的自腐蚀电流密度与磨损体积均为最小值,分别为1.073×10^-5 A/cm²和6.1×10^-2 mm³。当pH在7~11范围内,随着pH升高,涂层的自腐蚀电流密度和磨损体积均逐渐增大。结论 不同pH环境中的腐蚀磨损总体积损失均以纯磨损体积损失为主。腐蚀与磨损的协同效应在中性环境中被显著抑制（占比仅4.78%）,在强碱性环境中被大幅促进（占比高达34.14%）。涂层在酸性、中性以及弱碱性环境中的失效机制为Co黏结相溶解及WC硬质相轻微氧化,而在强碱性环境中的失效机制为Co黏结相溶解和WC硬质相侵蚀的双重失效。
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  Zr-4合金包壳NiCr/Mo系复合涂层高温高压水环境腐蚀行为研究

  姬锴锋, 韦天国, 龙绍军, 冯凯, 李铸国

  表面技术. 2026, 55(20): 29-40. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.003

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  目的 本研究旨在提高燃料元件Zr-4合金在高温高压水环境中的服役可靠性,并为耐事故燃料包壳表面防护层的材料选择与结构设计提供实验依据。方法 研究以Zr-4合金为基体,采用激光熔覆技术制备NiCr/Mo、NiCrMo/Mo复合涂层,通过调控Cr、Ni、Mo含量并结合工艺优化,获得了平整、致密、结合良好的涂层结构。基于已制备的涂层体系,在360 ℃、18.6 MPa条件下,分别于除氧水（DO<10 μg/L）和溶氧水（DO≈400 μg/L）环境中开展了为期100 d的长期高温高压水腐蚀试验,并结合SEM、EDS及质量变化测试,对涂层在高温高压水环境中的腐蚀行为进行了系统分析。结果 Mo中间层可有效缓冲热膨胀失配并抑制元素互扩散,使涂层在短期腐蚀中保持较好的完整性,腐蚀后表面主要出现纳米级氧化颗粒和局部选择性氧化。长期腐蚀中,6种复合涂层均优于Zr-4基体,且不同配比在2类水化学环境下表现出明显差异。除氧水中,Ni₅₅Cr₄₀Mo₅/Mo涂层的减重最小,100 d减重速率为-129.24 mg/dm²,耐蚀性最佳,而Ni₅₉Cr₄₀Mo₁/Mo减重最明显,100 d减重速率为-277.64 mg/dm²,耐蚀性较差;溶氧水中,Ni₆₀Cr₄₀/Mo减重最小,100 d减重速率为-242.00 mg/dm²,Ni₅₅Cr₄₀Mo₅/Mo次之,为-257.64 mg/dm²,而Ni₅₉Cr₄₀Mo₁/Mo仍最差,100 d减重速率达到-306.44 mg/dm²。结论 Mo、Ni与Cr的协同设计能够显著改善涂层对高温水腐蚀的适应能力,其中氧化产物的均匀分布和界面稳定性是维持长期防护性能的关键;该结果也表明,涂层性能优化必须同时考虑成分配比与水化学环境差异,后续仍需在更长周期和多场耦合条件下进一步验证其工程适用性。
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  真空热处理对8% Y₂O₃+ZrO₂涂层在LiCl-KCl熔盐中的耐腐蚀行为的影响

  冯力, 唐恒, 崔军鹏, 马超, 成波

  表面技术. 2026, 55(20): 41-54. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.004

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  目的 强化大气等离子喷涂8% Y₂O₃+ZrO₂（8YSZ）涂层在电解精炼槽LiCl-KCl高温熔盐环境中的服役性能,延长涂层的服役寿命。方法 本研究采用大气等离子喷涂技术在316L不锈钢基体表面制备8YSZ涂层,并对其进行不同参数的真空热处理（700 ℃-2 h、900 ℃-1 h、900 ℃-2 h、900 ℃-3 h和1 100 ℃-2 h）,研究其在LiCl-KCl高温熔盐环境中的耐腐蚀性能,采用装备能谱仪的扫描电子显微镜（SEM+EDS）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等手段表征热处理前后涂层的微观形貌、元素分布和物相组成。结果 热处理技术显著提升了涂层的致密性,其中涂层经900 ℃-2 h热处理后孔隙率最低,为5.81%,相较于未热处理的涂层孔隙率降低了42.98%。未经热处理的涂层在腐蚀320 h后出现了明显的涂层脱落现象,而经过真空热处理后的样品在经过320 h腐蚀后涂层依然保持结构完整。结论 真空热处理通过促进涂层致密化,有效抑制了高温熔盐沿孔隙向涂层内的快速渗透,延缓了腐蚀介质的输运过程与腐蚀反应的发生,从而延长了8YSZ涂层在LiCl-KCl高温熔盐环境中的服役寿命。
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  镁合金表面MAO/MgAl-LDH-SDS复合膜层制备及腐蚀性能研究

  张乐乐, 王华, 高亚茹, 李琳

  表面技术. 2026, 55(20): 55-67. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.005

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  目的 针对镁合金微弧氧化膜层因固有的微孔结构导致长期耐蚀性能差的问题,对其进行改性处理,以提高膜层的耐蚀性能与自修复性能。方法 通过MAO处理和水热法在AZ31镁合金表面制备MAO/ MgAl-LDH膜层,利用SDS对膜层进行改性,构建具有优异耐蚀性的超疏水膜层MAO/MgAl-LDH-SDS。利用SEM、ATR-FTIR、XRD和XPS表征膜层的组成与结构,结合接触角测试、紫外-可见吸收、自清洁测试、显微硬度和黏结强度测试评价膜层的表面功能与力学性能;通过电化学测试、析氢试验、盐雾试验,评价膜层的长期耐腐蚀性能和自修复性能,分析其耐蚀和自修复机理。结果 SDS改性使复合膜层表现出优异的超疏水性能,接触角高达160.22°。超疏水表面是SDS所具有的长链疏水烷基和LDH的微纳米结构协同作用的结果。长期浸泡、析氢和盐雾试验结果表明,MAO/MgAl-LDH-SDS复合膜层具有优异的长期耐腐蚀性,其腐蚀电流密度J_corr为2.923×10^-10 A/cm²,低频阻抗|Z|_{f=0.01 Hz}为5.187×10⁷ Ω·cm²,在28 d的析氢实验中,析氢量为0.031 mL/cm²,且在长期盐雾环境中仍能提供稳定而持久的腐蚀防护。3种膜层的长期防护性能从大到小排序为MAO/MgAl-LDH-SDS、MAO/MgAl-LDH、MAO。结论 由于LDH层的物理阻隔作用和层间离子交换、空气膜的空间排斥作用及SDS的缓释作用协同赋予复合膜层优异的智能防腐蚀性能。结果表明,LDH原位生长与SDS表面修饰的协同作用,可增强镁合金MAO膜层的耐腐蚀性。
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  铅铋环境下纯铁和铁素体/马氏体钢氧化膜生长过程的电化学阻抗谱研究

  李阳, 孟宪泽, 罗林, 杨幸明, 刘静

  表面技术. 2026, 55(20): 68-77. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.006

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  目的 以纯铁和12Cr铁素体/马氏体（F/M）钢为研究对象,针对液态铅铋共晶（LBE）环境中常用的腐蚀后表征方法难以连续反映其氧化膜动态演化的问题,探讨电化学阻抗谱（EIS）在LBE环境下氧化膜生长行为及保护性能表征中的应用可行性。方法 本研究采用EIS结合扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDS）的方法,系统研究了200 ℃ LBE中氧化膜的结构特征与保护性能,并将EIS参数估算结果与SEM实测膜厚进行对比分析。结果 结果表明：在LBE中浸泡的8 d内,纯铁的Nyquist图容抗弧半径和低频阻抗模值随时间逐渐增大,膜电阻持续升高、等效电容逐渐减小,说明表面氧化膜不断增厚并趋于致密稳定;浸泡8 d后,纯铁表面形成以FeO和Fe₃O₄为主的氧化膜,SEM测得平均厚度为58.92 μm,基于EIS参数估算的膜厚为84.90~119.60 μm。而F/M钢的24 h预氧化样品因氧化膜生长不充分、连续性较差,表现出明显的短路特征;48 h预氧化样品容抗弧半径最大、膜电阻最高,氧化膜平均厚度约为6.03 μm,保护性能最佳;72 h预氧化样品阻抗仍较高,但膜层增厚至21.66 μm且局部疏松和开裂,保护效果较48 h预氧化样品略有下降。结论 EIS计算得到的氧化膜厚度与SEM截面观察结果在趋势上具有较好的对应关系,说明基于电化学参数的阻抗分析能够为评估LBE环境下氧化膜的演化过程提供参考。
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  合金成分对冷轧双相高强钢表面锆化膜成膜行为与耐蚀性能的影响

  胡韶康, 郝玉林, 聂强胜, 高立军, 刘再旺, 曹建平

  表面技术. 2026, 55(20): 78-91. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.007

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  目的 探究合金成分与处理时间对冷轧双相高强钢表面锆化膜成膜行为的影响,系统考察膜层的电化学耐蚀性能,明确影响膜层综合性能的关键因素。方法 以DP980和DP1180为基材,通过调控锆化处理时间（5~180 s）制备不同厚度的锆化膜。通过扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）和辉光光谱仪（GDS）分析基材及膜层的微观形貌与元素分布;利用透射电镜碳萃取复型技术（TEM）表征锆化前基材表面氧化物的空间分布形态,利用X射线光电子能谱仪（XPS）表征基材表面氧化物分布及锆化膜的化学组成;在质量分数为3.5%的NaCl溶液（简称3.5%NaCl溶液）和锆化液中,通过开路电位（OCP）、电化学阻抗谱（EIS）和塔菲尔极化曲线测试,评估基材与膜层的表面活性及耐蚀性能。结果 DP980表面的合金元素含量较低,表面氧化物呈弥散均匀分布,无明显晶界偏聚;DP1180的合金元素含量更高,表面氧化物沿晶界聚集。基材表面均匀沉积锆转化膜,相同处理时间下,DP980表面锆元素质量分数（6.68%）明显高于DP1180（4.94%）。3.5% NaCl溶液中,DP1180的开路电位更低,自腐蚀电流密度更高,表面活性更强;锆化液中,DP980的电荷转移电阻低于DP1180,更利于Zr⁴⁺沉积。5~180 s处理时间内,2种基材表面Zr沉积量均与处理时间大致呈线性正相关。DP980和DP1180的最佳锆化时间分别为90 s和180 s,对应最高电荷转移电阻（R_ct）分别达到4 901 Ω·cm²和2 407 Ω·cm²。结论 合金成分通过调控相组织特征与表面氧化物分布形态,导致了2种钢在不同介质中不同的表面活性规律。在3.5%NaCl溶液中,DP1180因马氏体体积分数更高、微电偶效应更强,而腐蚀活性更高;在锆化液中,DP980因表面氧化物弥散分布、活性位点更均匀而具有更高的成膜活性。综合电化学测试结果,DP980和DP1180的最佳锆化时间分别为90 s和180 s,DP980可在较短时间内形成耐蚀性能更优的锆化膜。
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  合金化镀锌板表面白亮带缺陷的微观表征

  崔桂彬, 鞠新华, 孟杨, 严春莲, 马长文

  表面技术. 2026, 55(20): 92-101. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.008

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  目的 对合金化镀锌板表面白亮带缺陷进行微观表征和形成机理探讨。方法 利用聚焦离子束场发射扫描电镜（FIB）、能谱（EDS）、电子背散射衍射（EBSD）及透射电镜（TEM）等手段,对合金化镀锌板表面白亮带缺陷的微观形貌、物相组成及界面状态进行了系统研究。结果 白亮带缺陷区域因Fe原子扩散不充分,残留大量纯Zn相,镀层较薄且表面低洼光滑;正常区域则因合金化反应完全,完全转变为Fe-Zn合金相,镀层较厚且表面粗糙。在光整过程中,镀层较薄的缺陷区域因压入量不足,低洼光滑的纯Zn相表面产生镜面反射而呈白亮色,镀层较厚的正常区域则被充分压平形成漫反射的暗灰色表面。镀层与基板界面分析进一步揭示,缺陷区域界面附近存在连续且致密的硅锰氧化层;而正常区域界面附近的硅锰氧化层不连续且相对稀疏。结论 这种硅锰氧化层连续性和致密性的差异,使得Fe原子向镀层厚度方向的扩散速率受到影响,进而影响合金化反应的速率和镀层的厚度,通过系统化分析和图示化表征进一步探讨了界面附近硅锰氧化层的连续性和致密性差异可能是白亮带缺陷形成的根本原因。
激光表面改性技术
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  工艺参数对选区激光熔化增材成形Invar 36合金热膨胀系数影响

  王超超, 刘奋成, 刘丰刚, 尤启凡, 何文斌, 王俊

  表面技术. 2026, 55(20): 102-114. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.009

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  目的 探究Invar 36合金组织结构-孔隙缺陷-热膨胀系数之间的关联机制,最终通过改变激光工艺参数调控Invar 36合金的显微组织与热膨胀性能。方法 本文利用选区激光熔化技术,采用Invar 36合金粉末制备成形试样。通过排水法测得不同工艺参数下制备Invar 36合金致密度并计算孔隙率;通过EBSD、SEM等技术观察表征不同工艺参数下制备Invar 36合金的微观组织;最后测试Invar 36合金的热膨胀系数。以此来系统研究选区激光熔化工艺参数、Invar 36合金沉积态微观组织以及冶金缺陷与低热膨胀性能的关联机制。结果 通过调整工艺参数,发现选区激光熔化成形Invar 36合金致密度随能量密度的增加呈现先增大后减小的变化趋势,能量密度为108.33 J/mm³时,Invar 36合金致密度达到最高。观察显微组织发现,SLM制备Invar 36合金熔池受热输入影响显著,熔池形貌整体如“鱼鳞状”或者“杯状”,熔池内部凝固组织以外延生长的粗大柱状枝晶为主,柱状枝晶内部为平均尺寸约0.7 μm的细小胞状亚结构,高密度位错缠结在胞状亚结构边界。Invar 36合金的热膨胀系数与孔隙率存在明显关联性,平均热膨胀系数随孔隙率降低而增加,高孔隙率可以抵消结构受热膨胀,低膨胀性能受高应力、孔隙与“因瓦效应”的综合影响。结论 Invar 36合金组织与性能显著受工艺参数的影响,通过调节工艺参数改变合金孔隙率,可制备不同热膨胀系数的Invar 36合金。
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  激光熔覆B₄C增强CoCrFeNiMn高熵合金的异质组织、力学性能及高温耐磨性能

  李良宇, 冯正乾, 成肖鹏, 吴帅, 赵书豪, 李涛, 朱建

  表面技术. 2026, 55(20): 115-130. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.010

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  目的 明确B₄C添加对CoCrFeNiMn高熵合金激光熔覆涂层物相演化、异质组织形成及力学与高温耐磨性能的影响规律,阐明B₄C分解、原位碳化物析出和组织强化之间的关系,确定较优B₄C添加量。方法 采用同轴送粉激光熔覆技术制备B₄C质量分数分别为0、1.0%、1.5%和2.5%的CoCrFeNiMn基复合涂层,并通过X射线衍射、光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱分析对其物相组成与微观组织进行表征,结合拉伸试验、显微硬度测试及室温和600 ℃摩擦磨损试验系统评价其力学及摩擦学性能。结果 激光熔池的瞬时高温促使B₄C发生分解,C原子与Cr原位反应生成M₇C₃型富Cr碳化物,B原子主要固溶于FCC基体中;随着B₄C含量增加,涂层逐渐形成由软韧FCC基体、M₇C₃型富Cr碳化物及细化近等轴晶共同构成的多相、多尺度异质组织,M₇C₃碳化物由断续析出逐渐演变为半连续或连续网络状分布。质量分数为2.5%的B₄C复合涂层表现出较优综合性能,其抗拉强度超过1 050 MPa,显微硬度约为460HV,较纯合金涂层分别提高约80%和134%,室温稳定摩擦系数降低至0.32,600 ℃高温磨痕深度降低约47%。结论 B₄C的引入可通过M₇C₃碳化物析出强化、间隙固溶强化、晶粒细化以及氧化物夹杂减少等机制,提高涂层的强度、硬度和高温耐磨性能。其中,质量分数为2.5%的B₄C为本研究条件下较优添加量,可为高熵合金复合涂层的组织调控及高温耐磨应用提供实验依据。
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  机器学习驱动激光熔覆Stellite-6熔覆层工艺参数设计：显微硬度与耐腐蚀性能协同提升

  韩基泰, 崔宸, 武美萍, 缪小进, 李鹏

  表面技术. 2026, 55(20): 131-149. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.011

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  目的 开发一种机器学习辅助设计框架,用于优化激光熔覆Stellite-6涂层的工艺参数,旨在实现机械性能和耐腐蚀性能的协同增强,以满足深地工程的潜在应用需求。方法 建立了包含36组激光参数的完整数据集,采用显微硬度与电化学性能作为评估涂层质量的主要指标。引入了多元高斯数据扩充方法,有效提高了数据集的多样性和模型的泛化能力。对4种非线性回归算法（LSTM、BPNN、GBT和SVM）进行了评估,其中LSTM模型的预测精度最高（R²=0.907,RMSE=9.65）。将遗传算法（GA）与LSTM模型相结合以实现工艺参数的多目标优化,在最大化显微硬度的同时最小化腐蚀电流密度。结果 采用优化后的工艺参数成功制备出了具有致密微观结构、γ-Co晶粒细化、富铬碳化物均匀分布的涂层。实验表明,LSTM + GA算法对显微硬度和自腐蚀电流密度的实验预测误差在2.3%~5.5%之间,具有良好的预测能力。优化后的涂层显微硬度为601HV0.2,自腐蚀电流密度为2.439×10^-6 A/cm²,具有优异的耐磨性和耐腐蚀性。结论 本研究凸显出将机器学习与激光加工相结合,实现表面工程系统智能化、数据驱动优化的潜力,展现其在表面工程应用领域的巨大潜力。
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  飞秒激光制备超薄多孔铜箔集流体及其对硅负极性能的影响

  董国臣, 崔梦雅, 肖荣诗, 黄婷

  表面技术. 2026, 55(20): 150-160. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.012

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  目的 硅负极因其极高的理论比容量而备受关注,但在充放电过程中剧烈的体积膨胀易引发电极粉化、界面失稳及容量快速衰减等问题,严重制约了其实际应用。传统铜箔集流体表面光滑、黏附力弱且缺乏有效的应力缓冲能力,难以适应硅在循环过程中的结构变化。为此,本研究采用飞秒激光制孔技术在8 μm超薄铜箔表面构筑有序通孔阵列,制备出兼具轻量化与结构功能化的多孔集流体,旨在验证微米通孔结构提升硅负极界面稳定性与电化学性能的可行性。方法 本文首先研究了激光工艺参数对多孔铜箔宏观形貌的影响规律,随后分别使用原始和多孔铜箔作为硅负极的集流体,通过多种电化学测试技术评估了2种硅负极的性能,最后探讨了多孔结构提升硅负极性能的内在机制。结果 在脉冲重复频率为4 kHz、扫描速度为340 mm/s、能量密度为8.49 J/cm²的激光参数下,所制备的多孔铜箔表面平整、无撕裂,通孔阵列入口与出口的平均孔径分别为（24.4±0.8）和（22.4±0.3）μm。基于该多孔集流体的硅负极表现出优异的电化学性能：0.1 C下可逆比容量达2 601 mA∙h/g;1 C下循环100圈后容量保持率为81%,电化学阻抗增长显著低于传统集流体硅负极。尤为重要的是,多孔结构使电极整体质量比容量显著提升,在1 C循环100圈后仍保持116 mA∙h/g。结论 飞秒激光制备的多孔铜箔集流体通过机械锚定与孔壁径向约束作用,有效抑制了硅体积膨胀引起的电极层开裂,同时多孔结构改善了电解质润湿性与锂离子传输效率。本研究为发展长寿命、高比能的硅基锂离子电池提供了一种可行的飞秒激光加工途径,并为多孔铜箔集流体结构设计及参数优化提供了参考。
功能表面及技术
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  VOCs自发吸附诱导固体表面润湿性转变的研究进展

  安小龙, 付亚航, 孟可可, 王森, 刘鸣晔

  表面技术. 2026, 55(20): 161-181. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.013

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  吸附是一种广泛存在的自然现象,对材料的物理化学性质有着重要影响,其中,润湿性作为表征材料界面特性的关键指标,极易受到表面吸附行为的影响而发生改变。本文系统综述了挥发性有机物（VOCs）自发吸附导致固体表面亲水性下降以及向疏水性转变的研究进展。本文阐述了各种材料从亲水向疏水转变的动态演变过程,并且接触角随时间持续增大这一现象具有显著的材料与地域普遍性。同时,本文总结了引发这种润湿性转变的多重物理化学机理。研究证实,表面碳含量的逐步累积是核心因素。非极性碳氢键的主导地位、污染层的厚度演变以及表面微观形貌的重构,共同促成了该现象。本文探讨了润湿性转变的物理机理。早期研究提出了残余应力、缺陷演化和表面氧含量变化等解释。目前的主流共识是VOCs自发吸附降低了表面能。此外,本文还重点分析了水分子的竞争吸附这一核心微观机制。自然状态下的润湿性转变往往耗时较长,为了有效缩短这一周期,本文还整理了目前主流的加速吸附策略。深入理解吸附诱导润湿性转变的机制,对开发长期稳定的功能表面、设计自愈超疏水材料以及预测材料在实际环境中的性能演变具有重要意义,在自清洁、防腐蚀、减阻等领域具有广阔的应用前景。
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  水气净化用超浸润性颗粒滤料研究进展

  袁璐含, 孔平平, 杨洋, 季延正, 张友法

  表面技术. 2026, 55(20): 182-200. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.014

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  针对日益严峻的水体与大气环境污染挑战,颗粒滤料凭借界面吸附与物理截留作用,在水体与大气净化领域得以广泛应用。然而,传统颗粒滤料的分离效能从根本上受制于其本征的表面润湿特性,在处理复杂流体时常面临严重的界面污染及分离精度受限等瓶颈。近年来,表面工程技术的快速发展实现了对材料润湿性的有效调控,成为增强其分离净化性能的重要手段。本文通过构建不同材料体系与应用场景的系统性分析框架,综述了近年来无机质、生物质及多孔质三大类颗粒滤料超浸润表面设计的最新研究进展。同时,重点阐释了润湿性调控在强化污染物捕集效率、提升界面分离精度及赋予滤料长效抗污性等方面的微观作用机制;并系统回顾了该类材料在废水净化（如复杂乳化液分离）、废气治理（如高湿环境下的VOCs/NO_x捕集）及油气田开发（如水力压裂支撑剂）等多相分离场景中的工程化应用探索。在此基础上,本文剖析了该领域面临的关键技术限制,包括宏量制备的经济可行性、极端工况下的结构稳定性以及多污染物协同去除的复杂性。展望未来,突破规模化制造的技术壁垒、进一步构建多污染物协同去除复合体系,以及深入探明多尺度传质与多相耦合调控机制,将是推动超浸润颗粒滤料从实验室走向工业化应用的核心方向。
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  医用钛合金表面处理技术研究进展

  谭荣凯, 刘宏锋, 鲍林, 张留生, 杨世德, 舒盛荣, 李冠霖

  表面技术. 2026, 55(20): 201-228. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.015

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  表面处理是改善医用钛合金生理服役性能的关键技术手段。通过调控材料表面形貌、微观组织与化学组分,能有效改善钛合金在人体生理环境下耐磨、耐蚀性能不足及生物惰性突出等短板。本文聚焦骨科承载类植入体,系统梳理3类典型表面处理技术：表面纹理技术通过激光加工、化学蚀刻及喷砂等手段构筑微纳结构,在不改变基体成分的前提下,以微织构捕获磨屑、储留润滑剂降低摩擦磨损,同时引导成骨细胞定向附着与分化,并借润湿性调控抑制细菌黏附,实现减摩、促骨整合与抗菌的协同优化;表面涂层技术通过物理气相沉积、微弧氧化及等离子喷涂等沉积功能膜层,直接赋予植入体耐磨、耐蚀及生物活性;表层组织强化技术通过激光冲击强化、喷丸强化及离子注入等引入深层压应力并细化晶粒,改性层冶金结合无剥落风险,显著提升材料表层强度与抗疲劳性能。文中对比分析了各类工艺的优缺点,以期为长寿命、高可靠医用钛合金植入体的智能设计与制造提供理论依据和技术参考。
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  医用硅胶管表面润滑与抗菌功能化改性的研究进展

  李冰, 张国发, 孙倩倩, 王利涛, 吕美

  表面技术. 2026, 55(20): 229-242. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.016

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  医用硅胶管在临床应用中面临两大界面问题：一是表面摩擦系数高,插入/拔出时易造成组织损伤;二是细菌易在表面定植并形成生物膜,引发难治性感染。因此,在导管表面构建兼具润滑与抗菌功能的界面,成为医疗器械表面工程领域的研究热点。本文系统综述了医用硅胶管表面润滑与抗菌功能化改性的研究进展。在润滑改性方面,重点阐述了表面理化性质调控、水合润滑界面构筑及仿生润滑结构设计3种策略,由于稳定的水合润滑层,让水凝胶涂层展现出良好的应用前景,其中受猪笼草结构启发的润滑剂注入表面,其摩擦系数可降至极低水平。在抗菌改性方面,总结了被动抗黏附界面、主动杀菌界面及智能响应界面三大类设计思路,对它们的作用机制与适用场景进行了分析。在此基础上,又总结了润滑-抗菌协同功能表面的主要集成方式,包括物理屏障与化学释放协同、多功能组分整合及材料结构优化等方式,并介绍了动物实验中的初步验证结果。最后,说明了当前面临的主要问题是长效稳定性、耐药性风险、规模化制备这三方面,并提出医用硅胶管的未来应该向着智能化、集成化的多功能涂层方向发展,从而为实现“低损伤、零感染”的理想医疗器械界面提供技术指导。
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  受水生生物启发的被动减阻技术的研究进展

  孙家宝, 吴晨晨, 杨跃权, 杨玉玲, 廖俊斌, 朱丽静, 曾志翔

  表面技术. 2026, 55(20): 243-255. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.017

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  仿生被动减阻材料立足于表界面科学与流体力学的前沿交叉领域,旨在通过耦合材料本征属性与微纳尺度拓扑形貌,实现对界面动量输运及湍流相干结构的靶向调控,突破海洋航行时能量耗散的瓶颈。本文从微观尺度下的表界面效应角度出发,聚焦于通过微结构与物性场的协同设计以重构近壁面边界层的动量输运路径这一仿生被动减阻本质,系统综述了鲨鱼皮、鱼鳞、柔性壁及超疏水表面4种典型仿生策略的减阻机理、研究进展及表面构建方法,如鲨鱼皮沟槽结构通过减小湍流边界层近壁涡旋、抑制涡旋展向运动;鱼鳞以覆瓦状方式叠加排列,引导水流沿表面顺向流动,减少流动分离和涡旋的产生;柔性壁面随流场脉动产生适应性弹性形变,延缓层流向高阻力湍流的转捩过程;超疏水表面通过气膜层减少固液界面的接触面积、弱化固液界面黏滞摩擦阻力。同时,系统梳理了各策略在表面构建中的关键技术瓶颈,包括鲨鱼皮微结构的规模化精准复制、柔性材料的耐海洋环境老化性能、超疏水表面的气膜稳定性与耐久性等问题。最后,结合表界面科学与流体力学的前沿进展,展望了仿生被动减阻材料的未来发展方向,为仿生减阻技术的研究与应用提供借鉴。
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  辐射冷却涂层材料结构特征及作用机制研究进展

  李璐澜, 刘璐璐, 黄高, 张雄, 田丰, 安江峰, 吴军

  表面技术. 2026, 55(20): 256-271. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.018

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  辐射型无源冷却涂层利用材料自身的光热特性,在无需外部能量输入的条件下即可实现高效降温,是一种兼具优异降温性能和节能减排优势的绿色热管理技术,近年来受到广泛关注。本文系统综述辐射冷却的基本原理、技术优势及结构调控策略。涂层辐射冷却性能的本质来源于材料结构对光-热能量交换的调控,其结构特征直接决定太阳光波段的反射能力以及大气窗口波段的热辐射能力。在此基础上,本文围绕涂层的宏观结构与微观结构调控策略,重点阐述了近年来辐射冷却涂层的研究进展。宏观结构方面,归纳了材料表面结构、多孔结构、多层异质结构等调控方法,阐述了材料粗糙度、孔隙特征、多层结构等因素通过调节太阳光反射率和大气窗口热辐射率来影响涂层材料辐射冷却性能;微观结构方面,分析了仿生结构、光子辐射冷却结构、微纳颗粒复合结构等调控方法,阐述了粒子形貌与尺寸、粒子空间分布排列、折射率匹配、核壳结构设计等因素通过调节太阳光反射率和大气窗口热辐射率来影响涂层辐射冷却性能。最后对全文进行总结,并展望了辐射冷却性能提升的未来发展方向。
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  铝合金表面粗糙度对结冰特性及黏结特性影响实验研究

  王绍龙, 支炳坤, 石磊, 贾一飞, 冯放

  表面技术. 2026, 55(20): 272-284. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.019

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  目的 揭示6061铝合金表面粗糙度在不同结冰工况下的结冰特性与黏结特性,阐明多因素协同调控的微观作用机制。方法 以3组不同粗糙度的6061铝合金圆柱模型为研究对象,基于小型回流结冰风洞结合截面摄影法、改进排液法及切向黏结强度测试对结冰特性（结冰冰形、结冰质量、结冰密度）和黏结特性进行分析。结果 结冰形貌随结冰时间延长沿圆柱周向呈扇状扩展,粗糙度提升可扩大冰体包覆范围,该效应在低温、长结冰时间工况下协同放大;结冰质量随结冰时间延长呈线性增长,随温度降低呈先增后减变化,随粗糙度升高持续增大;结冰密度受温度主导单调下降,随粗糙度升高缓慢降低;结冰黏结强度随粗糙度升高显著增大,随温度降低持续提升但增长速率逐步放缓。结论 结冰时间通过累积效应影响铝合金表面结冰特性;温度存在强化分子氢键吸附与多孔霜冰削弱黏附双向竞争作用,是调控结冰类型、密度与黏结强度的主导因素;表面粗糙度通过提升成核密度疏松冰层、形成机械嵌合强化黏附双路径分层调控黏结特性;结冰时间、温度与表面粗糙度存在明显的两两交互趋势,三者的耦合作用共同决定了铝合金表面冲击结冰的综合特性。
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  氢/氩等离子体处理对金刚石-石墨复合薄膜表面调控及场发射性能的影响

  石志成, 张文, 吴晋友, 王磊, 刘辉强, 汪建, 符亚军, 熊鹰, 王兵

  表面技术. 2026, 55(20): 285-293. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.020

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  目的 氢/氩等离子处理金刚石-石墨复合薄膜,提高复合薄膜电子场发射的稳定性。方法 以液态正丁胺为碳源,采用微波等离子体化学气相沉积技术制备了金刚石-石墨复合（GDC）薄膜,并利用氢/氩等离子体处理对复合薄膜进行表面改性,系统研究了复合薄膜表面形貌、成分等,分析了氢/氩等离子体处理对复合薄膜场发射性能的影响。结果 氢氩等离子体对复合薄膜存在刻蚀-原位再生长双重效应,在氩气体积分数较高时（75%）,复合薄膜表面sp³-C原子数分数从38.49%提升至56.03%,场发射开启场强为1.98 V/μm,电流密度达到4.0 mA/cm²@4.97 V/μm;场发射稳定性研究结果表明,原始复合薄膜经过120 min电子发射后,电流密度衰减了60.64%,而经过等离子体处理后的样品电流密度衰减明显降低,其中氢氩气体流量比为50∶50等离子体处理的样品120 min内仅衰减了12.54%。结论 经过等离子体处理形成的“纳米晶金刚石表层@金刚石-石墨复合基层”的表面富纳米晶金刚石相梯度结构可有效改善复合薄膜场发射稳定性能,为获得兼具低开启场强、高电流密度与发射稳定性的场发射阴极材料奠定基础。
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  陶瓷颗粒和绿原酸协同增强镁基涂层性能研究

  王晶彦, 张德秋

  表面技术. 2026, 55(20): 294-302. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.20.021

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  目的 为拓宽轻量化镁金属材料的应用范围,在纯镁表面复合超声微弧氧化技术和硅烷偶联法制备复合涂层,研究陶瓷颗粒和绿原酸对复合涂层功能性的影响。方法 实验借助超声辅助微弧氧化（UMAO）工艺,在镁材表面制备UMAO底层,然后采用硅烷偶联（SCA）法在UMAO层上负载陶瓷颗粒（BCP）和绿原酸（CA）,制备SCA-CA-BCP顶层。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪,对涂层的物相结构、元素构成进行表征;采用接触角测量仪测定涂层表面润湿性能;采用销-盘式摩擦磨损试验机和附着力自动划痕仪分析涂层耐磨性和结合性;通过体外浸泡实验和动电位极化测试方法评估涂层生物活性、耐腐蚀性能。结果 UMAO/SCA-CA-BCP涂层由Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂、Ca₃(PO₄)₂、Mg₂SiO₄及MgO相组成,经模拟体液（SBF）浸泡后,UMAO/SCA-CA-BCP涂层表面对模拟体液中钙、磷离子亲和力较高,负载陶瓷颗粒和绿原酸后更易于诱导磷灰石沉积。UMAO/SCA-CA-BCP涂层接触角为78.14°,纯镁表面经复合改性处理后,更接近疏水性涂层。UMAO/SCA-CA-BCP涂层的临界载荷为12.0 N,涂层为化学结合,结合力增强。动电位极化测试数据表明：UMAO/SCA-CA-BCP涂层的腐蚀电流密度为2.427×10^-6 A/cm²,负载陶瓷颗粒和绿原酸后UMAO/SCA-CA-BCP涂层的耐蚀性更好。结论 镁基UMAO/SCA-CA-BCP复合涂层的耐蚀性、结合性和生物活性均优于镁基UMAO涂层,负载陶瓷颗粒和绿原酸后有效提升了复合涂层的功能性。