2026年, 第55卷, 第6期　
刊出日期：2026-03-25

  

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腐蚀与防护
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  MCrAlY和AlCoCrFeNi高熵合金黏结层制备与研究进展

  张渊, 李秀兰, 李伟, 周新军, 何归, 郭正宇

  表面技术. 2026, 55(6): 1-17. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.001

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  随着航空发动机、燃气轮机的不断发展,在性能提升的同时热端部件温度也不断提高,为改善航空发动机、燃气轮机的热端部件在高温下的服役性能和延长寿命,对热障涂层性能的要求日益增加。黏结层的选择对于热障涂层的性能至关重要,本文通过黏结层成分设计、高温抗氧化性和改性方法分别介绍了MCrAlY黏结层和AlCoCrFeNi高熵合金黏结层,并归纳总结了两类黏结层的高温抗氧化性能和改性机理。传统MCrAlY黏结层在超过1 100 ℃下工作时会导致TGO生长速率快和界面附着力退化,将无法提供足够的高温抗氧化性能。而AlCoCrFeNi高熵合金黏结层在1 100 ℃的高温下能够形成保护性的α-Al₂O₃层,并且其氧化行为与MCrAlY黏结层相似。与MCrAlY黏结层相比,AlCoCrFeNi高熵合金展现出更优的热稳定性、更高的热硬度、更低的热导率以及更小的热膨胀系数。同时对几种制备工艺研究进展进行了介绍,归纳了制备流程和工艺参数对黏结层结构和性能的影响。在引入高熵合金黏结层体系中,AlCoCrFeNi高熵合金还因其独特的特性展现出优异的抗氧化性、热稳定性和机械性能,因此,AlCoCrFeNi高熵合金黏结层有望在高温环境下替代传统MCrAlY黏结层。最后,展望了黏结层成分设计和制备工艺的未来研究方向。
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  PEMFC环境下DLC与WC/a-C薄膜腐蚀行为对比研究

  王倩倩, 毛锋, 何东青, 尚伦霖

  表面技术. 2026, 55(6): 18-29. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.002

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  目的 研究DLC薄膜、WC/a-C纳米复合薄膜及WC/a-C纳米多层薄膜的机械性能及在模拟质子交换膜燃料电池（PEMFC）阴极环境（70 ℃,1 mol/L H₂SO₄）下的耐腐蚀性能及导电性能,优选具有优异综合性能的薄膜。方法 通过闭合场非平衡磁控溅射（CFUBMS）技术在316L不锈钢基体表面分别制备了以上三种薄膜。通过划痕测试、纳米压痕测试和场发射扫描电镜（FESEM）测试研究了薄膜的机械性能和截面形貌。通过电化学阻抗、动电位极化、恒电位极化和界面接触电阻值分析了薄膜的耐腐蚀性和导电性。同时通过FESEM观察分析了薄膜的腐蚀形貌,使用能量色散光谱（EDS）和拉曼测试分析了薄膜的腐蚀产物。结果 WC/a-C纳米多层薄膜展现出独特的力学优化特征,纳米多层结构通过界面强化、位错钉扎效应实现了硬度与韧性的协同提升,从而显著提升了其机械性能。在电化学性能方面,相较于DLC薄膜与WC/a-C纳米复合薄膜,WC/a-C纳米多层薄膜具有最高的腐蚀电位（0.194 V）和最小的腐蚀电流密度（2.228×10^-7 A/cm²）。在12 h恒电位极化测试前后,其界面接触电阻（ICR）值均为最低且变化最小,为8.84 mΩ·cm²（测试前）和9.95 mΩ·cm²（测试后）。结论 纳米多层界面能够有效抑制腐蚀性离子的渗入与扩散,显著提高了WC/a-C纳米多层薄膜的耐腐蚀性能。在1.4 MPa压力下,其导电性优于DLC薄膜及WC/a-C纳米复合薄膜。
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  Cu/Ni复合涂层霉菌腐蚀行为影响

  高子昂, 凌远志, 沈英明, 鲍思洁, 卢文壮

  表面技术. 2026, 55(6): 30-39. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.003

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  目的 通过实验探究霉菌对单层Cu及多层Cu/Ni涂层（Cu、Cu/Ni、Cu/Ni/Cu和Cu/Ni/Cu/Ni）的腐蚀行为,研究Cu/Ni复合涂层在霉菌作用下的腐蚀过程。方法 采用化学镀与电镀相结合的工艺在碳纤维复合材料（CFRP）基体上制备Cu/Ni复合涂层。将制备好的霉菌混合孢子悬浮液均匀喷洒在样品表面后进行恒温恒湿实验,不同实验周期后采用SEM观察样品表面的腐蚀形貌和霉菌生长状况,采用XPS分析实验28 d的样品表面成分。结果 实验28 d后,Cu、Cu/Ni/Cu涂层样品表面霉菌数量多,有明显的龟裂和点蚀坑,表面被腐蚀产物覆盖,发生严重腐蚀。而Cu/Ni和Cu/Ni/Cu/Ni涂层只有Cu/Ni涂层表面有零星绿色腐蚀产物,与Cu、Cu/Ni/Cu涂层相比,表面有Ni涂层的样品均未发生大面积腐蚀,且镀层样品表面较平整,没有明显的龟裂和孔洞。结论 涂层的腐蚀结果与涂层的层状结构有关。Cu、Cu/Ni/Cu涂层样品容易受到霉菌的腐蚀,但随着腐蚀反应的进行,Cu涂层持续释放的铜离子会抑制霉菌的活性,使霉菌数量下降,在28 d腐蚀实验后,两者的腐蚀程度接近。Cu/Ni和Cu/Ni/Cu/Ni涂层样品有效减少了涂层表面霉菌的附着,同时腐蚀过程中形成的钝化膜对腐蚀介质起到了阻挡作用,延缓了霉菌对涂层的腐蚀,而Cu/Ni/Cu/Ni多层结构能更有效地减少孔隙等缺陷,使得其腐蚀程度低于Cu/Ni涂层。
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  脉冲偏压占空比对TiAlCrN多元复合薄膜微观结构和性能的影响规律

  魏永强, 王唯骏, 李永辉, 王道洋, 杨佳乐, 刘畅, 吕怿东, 韦春贝, 钟素娟

  表面技术. 2026, 55(6): 40-52. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.004

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  目的 为提升M2高速钢材料的表面性能,研究脉冲偏压占空比对TiAlCrN多元复合薄膜微观结构和性能的影响规律。方法 采用电弧离子镀方法,在M2高速钢表面制备TiAlCrN多元复合薄膜,再通过多种检测表征方法,探究脉冲偏压占空比对TiAlCrN多元复合薄膜微观结构与性能的影响规律。结果 随脉冲偏压占空比的增加,TiAlCrN薄膜表面大颗粒数量整体呈递减的变化趋势;薄膜晶面择优取向发生明显转变,占空比在20%及以下时为(200)晶面,占空比在30%及以上时转变为(111)晶面。当脉冲偏压占空比为10%时,薄膜中Al元素含量（原子数分数）达到峰值21.37%,平均晶粒尺寸最大为6.17 nm,薄膜硬度达到最大值2 381HV,薄膜的结合力最优为74 N;当脉冲偏压占空比为20%时,平均摩擦系数降至最小值0.84;占空比为40%时薄膜中Cr元素含量（原子数分数）最高为22.37%,Cr对薄膜晶粒的细化作用最显著,使薄膜平均晶粒尺寸最小为2.86 nm,致密的薄膜结构可有效阻隔腐蚀介质渗透,自腐蚀电位达到最高值-0.39 V (vs. SCE)。相较于M2高速钢基体,TiAlCrN多元复合薄膜的硬度、耐腐蚀及摩擦磨损性能均实现显著提升。TiAlCrN多元复合薄膜在刀具与模具性能提升方面具有良好的应用前景,研究结果为硬质薄膜沉积工艺优化提供了实验依据。结论 TiAlCrN多元复合薄膜能显著提升高速钢基体的性能,通过调节脉冲偏压占空比可优化其结构与综合性能,其中脉冲偏压占空比为10%时薄膜硬度最高,脉冲偏压占空比为40%时薄膜耐腐蚀和抗摩擦磨损性能最优。
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  海洋大气环境下动耳衬套-垫片构件的磨损腐蚀行为

  李刚, 金灵好, 许佳程, 黄诗雨, 李明, 蔡良续, 吴伟, 邢少华

  表面技术. 2026, 55(6): 53-62. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.005

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  目的 研究机翼典型金属构件在机械载荷与大气薄液膜协同作用下的磨损腐蚀行为,为提升飞机结构可靠性与安全服役提供依据。方法 采用薄液膜法模拟潮湿海洋大气环境,设计适配于摩擦磨损实验机的动耳衬套-垫片构件对摩副,搭建金属构件磨损腐蚀协同损伤电化学监测试验装置,开展开路电位条件下的磨损腐蚀、动电位极化测试和阴极保护电位下的纯机械磨损三组试验,基于磨痕轮廓和腐蚀电流密度计算构件在不同动作频次下的磨蚀损失分量。结果 1Cr17Ni2动耳衬套-316L不锈钢垫片构件在海洋大气环境中磨蚀的总体积损失量最高达4.10×10^-3 mm³（1 Hz）,最低为2.76×10^-3 mm³（0.17 Hz）。纯摩擦体积损失量在不同频率下的变化有限,其数值介于2.49×10^-3 mm³（0.17 Hz）至2.80×10^-3 mm³（1 Hz）之间。在体积损失的构成方面,纯摩擦体积损失在总体积损失中占据最大比例,贡献率超过60%;纯腐蚀导致的材料损失极为有限,占比低于0.3%;摩擦引起的腐蚀体积损失增量占比随频率升高而增加,最高占比可达总体积损失的4.1%;腐蚀对磨损的加速作用不可忽视,其导致的磨损体积增量占比最高达27.3%,在各类协同效应中贡献居第二位。结论 该金属构件的磨蚀失效机制主要由纯机械磨损和腐蚀引起的磨损增量共同主导,其耐磨蚀性能表现出显著的摩擦频率依赖性,在高频率工况下,各项体积损失量数值均达到最大值。摩擦频率的提高不仅直接加剧机械磨损,还通过强化腐蚀-磨损协同效应,显著降低材料的耐磨蚀性能。
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  电沉积参数调控对银/石墨烯复合镀层耐腐蚀与耐磨性能的作用

  徐文丽, 黄朝志, 任康乐, 乔亚霞, 赵翰学, 丁运虎

  表面技术. 2026, 55(6): 63-78. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.006

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  目的 针对纯银镀层因硬度低、耐磨性差而易受热损伤的问题,通过引入石墨烯作为增强相,结合电沉积技术,在不同工艺条件下制备银/石墨烯复合镀层,系统分析工艺参数对其抗腐蚀与耐磨性能的影响。方法 通过电沉积在基体表面制备银/石墨烯复合镀层,实现石墨烯对银镀层的性能增强。先采用单因素实验,考察搅拌速率、石墨烯浓度、电流密度对镀层结构、成分及性能的影响,以微观形貌、元素含量、耐蚀性和耐磨性为评价标准,初步优化参数范围并确定工艺窗口;再通过分式析因设计结合响应曲面法,剖析各参数间的交互影响规律,最终确定最佳工艺条件。结果 电镀液温度维持25 ℃时,通过单因素实验研究银/石墨烯复合镀层制备工艺：设定石墨烯浓度0.1~0.8 g/L、搅拌速率100~600 r/min、电流密度0.5~4 A/dm²,探索最优工艺点。石墨烯浓度、搅拌速率、电流密度这三项关键参数,通过调控镀层碳含量及表面结构决定其耐蚀性与耐磨性。经分式析因与响应面分析发现,各参数间存在显著交互作用,对镀层性能的影响程度为：石墨烯浓度>搅拌速率>电流密度。结论 当石墨烯浓度控制在0.2~0.5 g/L、电流密度为1~2.8 A/dm²、搅拌速率维持在200~350 r/min时,所制备的银/石墨烯复合镀层展现出优异的耐腐蚀与耐磨性能。
激光表面改性技术
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  激光熔覆316L粉末熔池热-流动态演化及微观组织研究

  门秀花, 宋宝强, 潘永智, 张鹏, 庄奇凯, 付秀丽, 蒋振峰, 李明俣

  表面技术. 2026, 55(6): 79-94. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.007

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  目的 挖掘激光熔覆过程中熔池内瞬态热流动力的演化行为,是提升修复再制造部件微观结构及其力学性能的关键所在。方法 对轮胎模具钢（AISI1045）基体激光熔覆316L粉末,探究基体与粉末交互的热-流-固熔覆工艺特性,重点研究了激光能量吸收、熔池形成及微观演变的动态物理历程,构建了能量源角度（激光功率）影响下瞬态尺度下熔池形成的数值分析模型。基于表观热容方法（CALPHAD）相图计算得出基体和粉体颗粒热物理性质,利用任意拉格朗日-欧拉（ALE）动网格法实现了熔池气/液自由表面的热流动态追踪模拟,结合试验验证了温度梯度（G）和凝固速率（S）对熔池凝固微观组织形貌与枝晶尺度的合理预测。结果 熔池内马兰戈尼效应会促进热量从中心向边界扩散,激光功率从800 W增加到1 200 W,会显著增强熔池流速和熔池宽度方向的质量热传递,熔池宽度和深度显著增大,峰值温度变化幅度超过15%,熔体流速可达0.5 m/s,且基材熔化比率与激光功率成正比,导致稀释率D在0.35~0.50。瞬态热对流引起枝晶生长速率分布不均,冷却速率（G·S）自熔覆层剖面从上到下逐渐增加,枝晶间距显著减小,凝固组织逐渐向等轴晶转变。结论 提出的热输入驱动多场热-流耦合分析方法能够为熔覆层不同区域热流梯度演变及微观组织形成提供预测分析。
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  Cr-ZrC含量对激光熔覆铜基复合涂层组织结构与力学性能的影响

  雷经发, 王焘, 陈璐, 刘涛, 孙虹, 王璐

  表面技术. 2026, 55(6): 95-110. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.008

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  目的 针对铜表面硬度低、耐磨性不足及动态载荷下易失效等问题,本研究采用激光熔覆技术在紫铜表面制备Cu-x(16Cr-4ZrC)（x=1,2,3）复合涂层,揭示Cr-ZrC含量对涂层微观组织及力学性能的调控机制,优化涂层成分以实现综合性能的提升,为铜基材料在极端工况下的表面强化提供理论依据与技术支撑。方法 选用Cu、Cr和ZrC作为熔覆粉末,采用激光熔覆技术在60 mm×60 mm×20 mm的紫铜基底上制备三种不同比例的Cu-x(16Cr-4ZrC)（x=1,2,3）复合涂层;针对每种比例,分别制备了1 mm和5 mm厚度的涂层样品。通过XRD、SEM和EBSD等微观表征手段结合动态压缩试验、摩擦磨损测试及纳米压痕测试,揭示了涂层微观结构与力学性能之间的关联。结果 随着Cr-ZrC含量的提升,复合涂层的组织结构从离散层状逐渐转变为连续分布状;ZrC相在富Cr相与基体界面处发生偏聚,形成界面强化作用。材料晶体取向强度逐渐降低,晶粒尺寸明显细化,小角度晶界比例从56%增加至67%,位错密度显著上升,促使涂层显微硬度和压痕硬度明显提高,分别较基体最多提升4.5倍和1.9倍;在摩擦性能方面,涂层摩擦系数和磨损量较基体最多分别降低30%和43%;动态力学性能测试结果显示,涂层表现出显著的应变率敏感性和应变率强化效应,屈服强度、弹性模量随Cr-ZrC含量升高而升高,在2 000 s^-1应变率下,三种涂层的屈服强度分别是基体的2.9倍、5.3倍和8.6倍,但由于晶界数量增多阻碍位错滑移,导致涂层塑性下降。结论 随着Cr-ZrC成分的添加,激光熔覆铜基复合涂层的力学性能与微观组织都得到显著改善,并且通过对比不同Cr-ZrC含量涂层的性能,发现Cu-32Cr-8ZrC涂层在耐磨性提升与塑性保留之间达到最佳平衡。本研究可为航空航天、海洋工程等关键构件的强化及修复提供重要参考。
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  超疏水镍钴氮化硅涂层表面微织构演化规律及其摩擦磨损性能研究

  张银, 刘威, 岳爽, 邓海顺, 康敏, 纪玲玲, 姚亮

  表面技术. 2026, 55(6): 111-127. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.009

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  目的 表面织构具有一定的减摩作用,然而超疏水涂层表面织构形貌对摩擦磨损性能的影响仍需进一步完善。方法 采用电沉积技术制备了镍钴氮化硅涂层,通过激光表面织构化技术在涂层表面加工出微结构;利用SEM、EDS、LEXT等手段来表征镍钴氮化硅涂层表面组织结构、元素含量、表面粗糙度及三维磨损形貌;通过光学接触角测量系统与摩擦磨损试验平台,系统研究了涂层经织构化处理后的表面润湿特性与耐磨性能。结果 通过改变激光脉冲能量密度与脉冲宽度,可以实现镍钴氮化硅涂层表面辐照区域微结构凸包形态与凹坑形态的相互演化;在工艺参数优选条件下,涂层表面成功构建了四种典型微织构形貌：W状织构（T_W）、浅火山口状织构（T_S）、深火山口状织构（T_D）以及同轴双火山口叠加状织构（T_A）。经织构化处理后,镍钴氮化硅涂层表面没有呈现脱落状态与微裂纹缺陷,显著增大了涂层表面粗糙度与静态接触角,实现了涂层表面超疏水性能的转变。并且,相对于T_W、T_S与T_A三种织构,T_D织构表面的静态接触角更高,达到155.3°。摩擦磨损测试表明：合理设计超疏水涂层表面微织构形貌有利于减小涂层表面的摩擦系数与磨损速率,在四种织构中,深火山口状织构（T_D）的平均摩擦系数与磨损速率更小,分别达到0.095及11.01× 10³ μm³/N·m。结论 超疏水涂层与激光表面织构的共同作用,有助于减轻实际摩擦接触、捕获磨损碎屑及减少磨粒磨损,也有助于提升摩擦进程的平稳性与磨损寿命。
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  基于激光选区的FR-4表面微带天线制备

  李敏, 钟良, 杨应洪, 崔开放, 代竟雄

  表面技术. 2026, 55(6): 128-136. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.010

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  目的 解决传统天线制造工艺普遍存在着周期长、成本高、镀层易脱落等问题。方法 采用激光表面处理（Laser Surface Treatment,LST）技术对FR-4介质基板进行选区粗化,并结合化学镀技术制备天线金属层。运用扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope,SEM）,扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscope, SPM）,共聚焦激光显微镜（Confocal Laser Scanning Microscope, CLSM）,分析了介质基板在激光表面处理前后的显微结构和面粗糙度。并结合实验探讨了不同激光参数下,不同形貌下镀层临界载荷的变化,最后基于Box-Behnken试验对激光参数进行了优化。结果 结果表明,激光表面处理后,介质基板表面的均方根值（Root Mean Square,RMS）由4.7 nm增加到47.51 nm,随着激光输出功率和处理次数的增加,表面峰度（S_ku）和表面偏斜（S_sk）度均呈现先增大后减小的趋势,当基材表面分布曲线陡峭且以尖峰为主时（S_ku>3, S_sk>0）,基材表面因应力集中导致结合力下降。通过设计计算,得到了以镀层临界载荷为响应值的回归方程：$ L_{\mathrm{c}}=11.20-0.7750 \times A-1.83 \times B+1.51 \times C-0.3075 \times A B+0.5125 \times A C-0.2725 \times B C-3.67 \times A^{2}-0.3838 \times B^{2}-2.31 \times C^{2}$,该模型的R²=0.958 1,优化后的最佳工艺参数为：扫描功率9.997%、扫描次数1、扫描速度437.8 mm/s,该参数下预测的临界载荷为12.99 N。最后,对实验所得的样品进行划格试验,镀层的附着力达到了ISO 0级。结论 所制得的天线实测S11曲线与仿真曲线基本一致。
功能表面及技术
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  海洋防污水凝胶涂层的制备与研究进展

  王健阳, 李祥宇, 王福会, 徐大可

  表面技术. 2026, 55(6): 137-157. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.011

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  海洋生物污损对航运、工程设施及生态环境构成持续威胁,开发高效、绿色的防污技术是当前的研究重点。传统防污涂层依赖有毒防污剂的释放,存在环境风险;而污损释放型涂层在静态条件下性能受限且机械强度不足。水凝胶涂层凭借其强亲水性,可在界面形成稳定的水合层,实现对生物污损的物理屏蔽,被视为极具潜力的环境友好型防污策略。本文系统综述了水凝胶防污涂层的最新研究进展：首先,从网络结构设计（如双网络、微相分离等）角度,总结了提升其力学性能与稳定性的策略;其次,阐述了其基于水合层,结合低表面能组分及化学催化杀菌物质的协同防污机制;进一步探讨了通过引入智能响应（如pH、光、盐度响应）与自修复功能以实现长效、自适应防污的前沿方向。最后,本文展望了水凝胶涂层在迈向实际海洋应用中面临的关键挑战与未来发展趋势,旨在为开发下一代高性能、智能化、可持续的海洋防污涂层提供理论参考与技术思路。
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  光伏玻璃减反射膜层研究进展

  孟丹, 任璐, 王鑫娈, 倪嘉, 鲍田, 倪慧楠, 何蒙

  表面技术. 2026, 55(6): 158-174. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.012

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  光伏玻璃与空气界面的光反射会造成能量损失,镀制减反射膜层是降低该损失的有效解决方案。在常用减反射材料中,SiO₂的折射率（≈1.45）最接近理论最优值,并兼具优异的光学性能与化学稳定性,且经微纳结构调控可实现宽带高效减反射,是兼顾性能、成本和环境友好性的理想选择。随着光伏组件应用场景的延伸,单一性能的SiO₂减反射膜难以满足多元需求,且现有研究在制备工艺优化、膜层结构设计及改性技术创新等核心方向仍缺乏系统性归纳。基于此,本文系统综述了SiO₂减反射膜的研究进展。首先从光伏玻璃减反射膜的机理出发,分析了SiO₂被选为光伏玻璃减反射膜层最常用材料的原因。其次,聚焦当前光伏产业普遍采用的溶胶-凝胶法,围绕其核心化学反应过程,进一步介绍了酸催化、碱催化及酸碱混合催化三种催化方式,并对比了不同催化方式制备减反射膜的特点。此外,归纳了单层、双层、梯度折射率以及有机/无机复合减反射膜,分析了各膜层种类的特点。最后,针对膜层在复杂环境下的耐候性、机械强度、自清洁等多元需求,综述表面改性剂改性、稀土离子掺杂改性及造孔剂改性三种核心技术,阐明各类改性方式对膜层综合性能的优化机制与提升效果。通过对SiO₂减反射膜层近期研究进展的归纳综述,希望为光伏玻璃减反射膜层的理论研究和大规模生产应用提供依据。
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  轨道客车高压无气喷涂腻子雾化与表面成膜模拟

  杨策, 霍林涛, 夏海飞, 张哲, 杨雨图, 刘英, 韩程, 吴斌

  表面技术. 2026, 55(6): 175-186. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.013

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  目的 建立高压无气喷涂雾化与表面成膜模型,研究不同工艺参数下的腻子雾化效果以及轨道客车白车身复杂形面的喷涂表面成膜特性,为自动喷涂轨迹规划提供理论指导,以提高轨道客车白车身自动喷涂的效率与涂层质量。方法 在Fluent中构建VOF-DPM耦合多尺度模型,引入网格自适应与VOF-to-DPM转换机制;先以VOF解析初次破碎并结合高速摄影标定扇面形貌与粒径分布,再将转换区划分为多个长方体采样区提取颗粒数量、粒径与质量流率,基于分区数据构建多雾化器DPM模型,模拟不同轨迹规划策略下不同特征形面的成膜,并兼顾计算成本与精度。结果 模拟雾化形貌与高速摄影实验数据高度吻合;增高压力、降低黏度可显著扩大喷雾扇幅、加速雾化并细化粒径。在喷涂压力25 MPa、腻子黏度0.32 kg/(m·s)的高压低黏工艺参数下,喷雾扇面完全展开并使破碎前移,喷雾成膜在各形面沿扇面展开方向呈“两侧高-中间低”的双峰分布;距平面300 mm喷涂时,轨迹间隔200 mm兼顾最大涂覆范围与膜厚均匀性,间隔过小致过度重叠、过大致两道分离;V形面宜沿母线移动喷涂,而曲面沿准线喷涂更优。结论 构建的高压无气喷涂雾化与表面成膜模型能够准确预测无气喷涂腻子的雾化与表面成膜过程,工艺参数对雾化效果起决定性作用,而喷涂轨迹策略则显著影响膜厚分布与均匀性。
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  超亲/疏水改性铜基表面沸腾传热特性研究

  吉蔚黄, 徐国伟, 陈佳佳, 刘松炎, 贾向东, 傅玉灿, 钱宁, 戴晨伟

  表面技术. 2026, 55(6): 187-198. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.014

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  目的 聚焦铜基表面沸腾传热效率提升难题,通过超亲/疏水改性结合微柱结构设计,突破传统平面铜基表面传热局限,探究改性表面沸腾传热特性,为重力热管等设备性能强化提供支撑。方法 设计并制备平面与微柱结构两类铜基表面,运用氧化及化学处理,构建了多元润湿性表面。搭建可视化池沸腾试验平台,实时监测不同结构与润湿性表面在沸腾过程中的临界热流密度（CHF）、换热系数（HTC）等核心参数;将优化后的改性表面集成于重力热管,设置多种工况,测试热管热阻动态变化,全面解析表面改性对热管传热性能的影响机制。结果 微柱结构对沸腾传热的强化效应显著,其临界热流密度较原始平面提升12.5%,最大换热系数增幅达83.5%。润湿性与结构协同作用呈现差异化规律：疏水平面临界热流密度较原始平面提升23.7%;超亲水微柱表面临界热流密度较原始微柱进一步提升28.5%,最大换热系数提升193.6%。在重力热管应用中,充液率4%和12%条件下,改性表面使热管蒸发段热阻最大降幅达40.7%,显著拓宽热管高效传热区间。结论 微柱结构与超亲水润湿性协同可强化沸腾传热,降低重力热管蒸发段热阻并提升传热能力。本研究为高热流场景中重力热管的应用提供了试验与理论支撑,后续可深化多元结构及润湿性梯度调控研究以拓展技术边界。
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  仿生槐叶萍结构的液滴冲击动力学及防冰行为

  弯艳玲, 殷宇宏, 张国栋, 薛婧泽, 于化东

  表面技术. 2026, 55(6): 199-214. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.015

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  目的 旨在开发一种通过对液滴动态行为的精准调控,从而延缓结冰过程并提升表面抗冰性能的仿生表面。方法 采用电火花加工技术在6061铝合金表面构建仿槐叶萍爪状微结构,结合低表面能物质修饰,制备具有微/纳复合层次的超疏水表面。利用高速摄像系统观测液滴冲击动力学行为,并结合数值模拟分析液滴铺展、回弹及三相接触线演变过程。通过自制结冰测试平台评估表面在低温条件下的抗结冰性能,并进行不同水深下的抗浸润稳定性测试。结果 仿生表面表现出优异的超疏水性,表观接触角达152.5°。液滴冲击实验表明,该表面能诱导液滴由轴向铺展转为法向铺展,显著抑制Worthington射流,液滴接触时间缩短至11 ms,去除效率达32%。倾斜表面仍能实现液滴有效去除。抗结冰测试显示,该表面可显著延缓结冰时间,积雪在33 s内完全融化并在轻微气流扰动下迅速脱离。经50 mm水深浸泡30 min后,表面接触角仍保持在151°,气膜稳定性良好。结论 成功构建了一种具有两级“气垫效应”的仿生超疏水表面,通过微结构设计结合表面化学改性,实现了对液滴动态行为的有效调控和结冰过程的显著延缓。该表面在倾斜、低温及水下环境中均表现出良好的稳定性与抗浸润能力,具备在复杂环境中应用的潜力,为仿生防冰表面的设计与制备提供了理论与实践依据。
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  水泥基（超）疏水材料的制备与防冰除冰研究进展

  宫淼淼, 刘建设, 丁金华, 任银霞, 何锐, 申奥, 陈鑫翼, 刘统杰

  表面技术. 2026, 55(6): 215-231. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.016

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  水泥基材料在西北寒旱区面临冻融、盐蚀与干湿循环的多重威胁,传统致密化手段难以长期阻断水分及离子渗透。超疏水材料凭借出色的防水性能和简捷的制备工艺,迅速成为水泥基耐久性研究的核心热点。本文综述了近年水泥基超疏水材料研究进展,阐述了荷叶效应及固体表面的润湿模型,指出增加固体表面粗糙度结合低表面能可防止液滴在其表面冻结或促使冰层脱落。归纳了水泥基超疏水材料的制备方法,主要包括表面处理（如溶胶-凝胶法、模板法、化学沉积法、层层自组装法）和整体改性（如内掺疏水剂与改性粉体）。系统对比四类表面工艺的微纳结构可控性、疏水性及耐久性;梳理内掺疏水剂/疏水粉体对强度-疏水平衡的影响规律。此外,还对水泥基超疏水材料的性能表现进行了评价,超疏水材料显著降低水泥基材料吸水率与氯离子扩散系数,实现抗冻、耐蚀、防冰三重耐久性提升。最后,本文对未来发展趋势进行了展望,以期为实现长效耐久的水泥基超疏水材料提供研究路径。
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  碳基复合薄膜中碳纳米管原位生长与机理研究

  王伟奇, 王曼, 杨世豪, 余璐瑶, 令晓明

  表面技术. 2026, 55(6): 232-240. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.017

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  目的 碳纳米管/非晶碳复合薄膜因具有良好的机械、摩擦学和场发射特性等,在耐磨涂层、集成电路和场发射器件等领域具有重要的应用前景。然而传统方法制备的碳纳米管/非晶碳复合结构所涉及的过程复杂、易引入杂质和缺陷,导致薄膜性能下降并极大限制了其应用。方法 本研究将碳基复合薄膜中碳纳米管结构原位生长自形成技术应用于样品制备中,开展非晶碳复合薄膜中碳纳米管的原位生长与机理研究。结合不同结构表征技术系统研究碳纳米管微观结构与催化金属含量及甲烷气流比之间的作用机制,探讨碳纳米管原位形成的起因和驱动力,建立原位自形成机理模型,实现碳纳米管/非晶碳复合结构的一步法原位生长。结果 20%甲烷气流比下,金属镍含量最高为17.23%（原子数分数）,薄膜中存在的Ni₃C（110）晶面可催化诱导sp²杂化碳键重组,原位生长出直径为5~6 nm的碳纳米管。当甲烷气流比高于20%后,靶“中毒”效应导致薄膜中的金属镍含量减少,结合TEM形貌和SAED图案,可知过高的甲烷气流比会使薄膜中催化剂含量不足,缺乏足够多的催化剂诱导碳纳米管生成,薄膜结构主要由分散的Ni₃C纳米颗粒和非晶碳组成。场发射性能测试表明：将CNTs掺杂到非晶碳薄膜中可以显著改善a-C:H薄膜的场电子发射行为,增强电流密度、降低开启电压,同时表现出较稳定的发射寿命。结论 利用简单的反应磁控溅射沉积系统,以金属镍靶为催化诱导金属,通过改变甲烷气流比调控薄膜中催化金属含量在合适范围内,实现非晶碳复合薄膜中碳纳米管结构的原位生长,并提出了碳纳米管的原位生长机理。
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  低共熔溶剂中TC4合金阳极氧化制备高饱和度着色膜

  周智鹏, 朱霖, 陆连伍, 夏雯怡, 汝娟坚, 华一新

  表面技术. 2026, 55(6): 241-250. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.018

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  目的 解决目前Ti-6Al-4V（TC4）合金在水体系电解液中通过阳极氧化着色得到产品颜色种类较少且电解液毒性大的问题。方法 本文采用含水的氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂（ChCl-EG-H₂O DES）作为氧化着色电解液,对TC4合金进行着色处理,并对电解液中水含量对着色膜颜色及厚度的影响、着色膜成分、着色后TC4合金耐蚀性能及耐磨性能进行探究。结果 在ChCl-EG-H₂O DES中采用恒压法进行阳极氧化可以在10 s内实现钛合金制品的高饱和度均匀着色。TC4合金在0%~100%的水含量下经阳极氧化后能可控呈现出灰、黄、金、橙、棕、紫、蓝等色调,但是当水含量高于15%后着色膜色调开始循环出现。物相检测结果表明：TC4合金表面着色膜的成分主要为TiO₂和Al₂O₃。耐蚀性和耐磨性测试表明：经氧化着色后TC4合金的腐蚀电流密度降低54%,摩擦系数均值由0.37降至0.19。结论 通过调整ChCl-EG-H₂O DES电解液中的水含量能够实现更广色域的钛合金氧化着色,并且解决传统电解液毒性大的问题。着色后TC4合金的耐蚀性和耐磨性均得到提升。本文研究方法为钛合金的阳极氧化着色提供了新的思路和环保工艺,为其多样化应用开辟了新的途径。
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  电参数对铝合金微弧氧化陶瓷层吸水性能的影响

  马春生, 臧广润, 刘浩, 殷梓霖, 付景国, 晁海彬

  表面技术. 2026, 55(6): 251-259. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.019

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  目的 探索可实现微观结构精准调控,绿色环保、低成本、高效的催化剂载体制备技术,推动微弧氧化技术在催化剂载体领域的广泛应用,提升微弧氧化陶瓷层的吸水性能。方法 在恒流模式下,通过控制微弧氧化负向电流的数值在ZL109铝合金基体表面制备得到陶瓷层。通过电源系统导出的电压数据、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、光学轮廓仪研究了微弧氧化反应过程和微弧氧化陶瓷层的微观形貌、厚度、孔隙率和平均孔径、表面粗糙度、化学组成及物相组成等特征指标。通过GSAS Ⅱ软件对X射线衍射数据的精修结果得到了陶瓷层主要物相组成的相对含量。最后根据国家标准GB_T 25994-2010和GB_T3810.3-2006对陶瓷层试样进行了吸水性能测试。结果 微弧氧化负向电流的数值对陶瓷层吸水性能具有显著的影响。在本实验条件下,负向电流3 A制备的陶瓷层吸水率达11.7%。结论 在一定范围内,负向电流和负向电压的升高有利于陶瓷层致密性的提高;当负向电流达到一定值,正向电压对微弧氧化反应的影响逐渐提升,在无显著致密相生成的同时会提高陶瓷层的孔隙率,从而有利于陶瓷层的吸水性能;但当负向电流进一步增加,反应能量达到一定值时,陶瓷层中致密相（莫来石和α-Al₂O₃）的含量增加,导致陶瓷层孔隙率降低,进而陶瓷层吸水性能下降。
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  基于Cu晶薄膜修饰层和多孔Ag层的低温键合方法

  肖金, 罗佳, 方掩, 陈思源, 侯晓丽, 钟赫

  表面技术. 2026, 55(6): 260-269. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.06.020

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  目的 以薄膜修饰Cu凸块和镀覆一定厚度Ag层的Cu基板分别作为键合偶的两端,在低温低压条件下实现了Cu-Cu键合互连,解决了键合过程中由于高温高压条件诱发的热冲击和缺陷问题,保证了敏感的薄芯片在封装中的可靠性。方法 以在Cu凸块上沉积出的平均高度约为2 μm,根部平均直径为500~800 nm的针锥状Cu晶薄膜和在Cu基板上沉积出的2 μm 厚度的多孔Ag片层为基础,在温度为200 ℃,压力为5 MPa 条件下,在空气氛围中键合25 min,实现Cu-Cu互连键合。利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等分析手段,对键合接触层的组织构架、化学组成及其性能展开了系统表征。结果 Cu凸块镀覆的修饰层为呈现针锥阵列结构的Cu晶层,针锥结构的高度和分布均匀一致,顶角角度偏小,具有明显的尖端效应。在Cu基板上镀覆的Ag层为均匀的多孔纳米Ag片结构,呈现出梭形纹理。在键合时,较硬的Cu针锥插入较软的Ag层中,且依然保持清晰的锥形轮廓,Cu晶微锥结构与Ag之间存在充分的原子尺寸的嵌入与键合,产生机械镶嵌效果。在最优参数条件下,键合界面的平均剪切强度为38.9 MPa,黏结界面非常致密基本无缝隙存在。结论 由于Cu晶表面修饰层的特殊形貌、片状Ag层的纳米尺寸效应和变形效应,键合在低温低压、空气氛围中完成,不需要超高真空、超平整表面以及复杂的后续热处理工艺条件以增加键合界面剪切强度,提高了封装的可靠性,该技术有望获得广泛的实际应用。