2026年, 第55卷, 第8期　
刊出日期：2026-04-25

  

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腐蚀与防护
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  镀锌板无铬钝化技术的研究进展

  郭贵静, 王优强, 张海洋, 任奕冰, 于焱, 隋意, 安恺

  表面技术. 2026, 55(8): 1-17. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.001

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  镀锌板因其优良的耐腐蚀性能获得广泛应用,而钝化处理可进一步提升其耐蚀性。虽然传统铬酸盐钝化耐蚀效果显著,但会对人体健康与环境产生危害。因此,开发可替代铬酸盐的高效、环境友好型无铬钝化技术成为当前的研究难点。本文综述了镀锌板无铬钝化技术的研究进展,重点将现有体系归纳为无机钝化、有机钝化及有机/无机复合钝化三类,并深入探讨了钼酸盐、稀土盐、钛盐、硅酸盐等无机体系,以及硅烷、单宁酸等有机体系的成膜机理与腐蚀防护性能。研究表明,单一体系在耐蚀性、膜层致密性及自修复能力等方面仍存在不足。而有机/无机复合钝化技术通过分子层面的协同作用,整合了无机相的屏障功能与有机相的界面结合与功能调控能力,显著提升了钝化膜的完整性与耐久性,展现出广阔的应用前景。最后,对镀锌板无铬钝化所面临的挑战和研究前景进行了展望。
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  镁合金的腐蚀挑战与表面防护对策研究

  唐锐, 李春燕, 杨陇鹏, 唐云龙, 王新华, 南红兵, 赵尔相, 寇生中

  表面技术. 2026, 55(8): 18-35. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.002

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  镁合金作为轻质高强的“绿色工程材料”,在汽车、航空航天、电子设备等众多领域,凭借其自身优势展现出巨大的应用潜力,然而其较差的耐腐蚀性,至今仍是阻碍其实现规模化应用的瓶颈问题。近年来,针对镁合金的防腐技术研究取得了显著进展,本文系统性地综述了镁合金的腐蚀挑战与表面防护对策。首先,从镁合金的腐蚀行为出发,由于镁自身的高活性与其生成的氧化膜防护能力较弱,解析了镁合金的腐蚀原理。其次,列举了不同环境下镁合金的多种腐蚀类型以及在工程应用中带来的危害。然后,总结了目前常用的表面改性技术,如化学转化处理（化学氧化处理）、电镀和化学镀、阳极氧化和微弧氧化、激光表面处理、热喷涂、冷喷涂、制备有机涂层等的研究进展,这些技术通过形成致密保护层有效隔离腐蚀介质,有效提高了镁合金的耐蚀性,使镁合金在不同环境下的应用性能得到提升。最后,本文还探讨了目前镁合金表面防护技术所面临的挑战,并对其未来发展方向进行了展望,旨在为进一步推动镁合金在工程中的应用提供参考依据,并促进其广泛应用。
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  MCrAlY/8YSZ热障涂层高温水氧腐蚀行为研究

  张啸, 苏建灏, 沈泓宇, 刘广华, 陈卫杰, 王璐, 肖飞, 王京阳

  表面技术. 2026, 55(8): 36-44. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.003

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  目的 探究高温水氧环境对MCrAlY/8YSZ热障涂层腐蚀行为的影响。方法 采用超音速火焰喷涂和大气等离子喷涂在MM247基体表面制备不同结构/成分金属黏结层,随后采用大气等离子喷涂在各黏结层基础上制备8YSZ陶瓷层,以构成具有不同结构/成分金属黏结层的热障涂层。通过1 050 ℃,水蒸气含量（体积分数）分别为0%、45%和80%的高温水氧腐蚀试验,对比具有不同结构/成分黏结层的热障涂层在不同水蒸气含量条件下的高温水氧腐蚀行为,并通过扫描电镜对各热障涂层腐蚀产物的微观结构和成分进行分析。结果 经过1 050 ℃,不同水蒸气含量的水氧腐蚀试验后各组热障涂层样品均观察到由尖晶石氧化物和Al₂O₃构成的双层氧化物层,Al₂O₃展现出连续且致密的微观结构,相比之下尖晶石氧化物的生长不均匀且内部出现孔洞。高温水氧环境加速了尖晶石氧化物的产生,加快了黏结层的腐蚀过程,并且水蒸气含量的升高进一步促进了尖晶石氧化物的生成。结论 具有致密组织结构的金属黏结层可以有效减缓高温水氧腐蚀过程中金属离子的外扩散速率,降低腐蚀产物中尖晶石氧化物的含量,有助于提高涂层的抗水氧腐蚀性能。此外,金属黏结层中Ta元素的加入可降低金属离子外扩散速率,进而抑制高温水氧环境下尖晶石氧化物的生长速率。
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  钛合金连杆表面TiAlN/VN多层薄膜的结构及磨损腐蚀性能研究

  吴杰, 徐照英, 王佳荣, 张腾飞, 王锦标, 苏永要

  表面技术. 2026, 55(8): 45-53. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.004

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  目的 提升钛合金（TC4）连杆在摩擦学和腐蚀学方面的性能,以满足现代工程结构材料的高标准使用要求。采用磁控溅射技术通过调控调制周期在钛合金表面上制备了不同结构的TiAlN/VN多层薄膜。方法 利用X射线衍射分析仪分析TiAlN/VN多层薄膜的组织结构,通过台阶仪、纳米压痕仪、多功能摩擦磨损试验机、电化学工作站等设备对多层薄膜的残余应力、硬度、膜基结合力、摩擦学和腐蚀性能进行了分析和表征。结果 TiAlN/VN多层薄膜拥有呈共格外延生长的面心立方结构,随着调制周期的减小,TiAlN/VN多层薄膜的硬度和弹性模量逐渐提高,残余应力逐渐降低,在调制周期为186 nm时具有最大硬度和最小残余压应力,其值分别为25.46 GPa和0.88 GPa。调制周期为280 nm的TiAlN/VN多层薄膜的H/E和H³/E²值最大,具有最高的断裂韧性和膜基结合力,拥有稳定的摩擦系数（0.5）和良好的耐磨性。结论 TiAlN/VN多层薄膜相对于钛合金基底拥有较高的自腐蚀电位和较低的腐蚀电流密度,对钛合金产生了有效的腐蚀防护作用,可有效延长钛合金连杆的使用寿命,可为拓展钛合金的应用领域提供理论依据。
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  微胶囊型自预警自修复环氧涂层制备及其防腐性能研究

  郭赞洪, 曾晓彤, 张凯, 陆庆红, 杨小奎, 刘杰

  表面技术. 2026, 55(8): 54-66. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.005

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  目的 制备微胶囊型自预警自修复环氧涂层,研究其在海水环境中的腐蚀失效行为并揭示自预警自修复机理。方法 筛选最佳工艺参数制备以2′, 7′-二氯荧光素（DCF）为预警剂,桐油（TO）为修复剂,聚氨酯/脲醛（PU/UF）为壳材的DT@PU/UF微胶囊,将其掺入环氧涂层中制备DP涂层并开展海水浸泡实验。通过超景深显微镜、红外光谱、电化学阻抗谱、附着力等测试手段进行涂层失效行为对比分析。结果 以最佳工艺参数制备了DT@PU/UF微胶囊,DCF和TO的负载率分别为1.3%和35.82%;随着微胶囊添加量增多至9%（质量分数）,自预警效果逐渐显著,且DP_9wt.%与DP_12wt.%涂层自预警效果差别不大,说明DP_9wt.%涂层表现出良好的自预警性能;在浸泡240 h后,DP_9wt.%涂层阻抗值为2.88×10⁵ Ω·cm²,比EP涂层高出一个数量级,并且具有更高的附着力,说明DP_9wt.%涂层表现出良好的自修复性能。结论 DP_9wt.%涂层具有最佳的自预警与自修复性能。当涂层破损时,微胶囊破裂释放出DCF和TO,DCF与涂层中残留的胺基发生反应产生DCF离子沉淀物,在自然光下呈现明显的红色,在紫外光下呈现醒目的黄色荧光;TO与氧气发生交联聚合反应以修复损伤区域,从而实现涂层自预警与自修复性能。
激光表面改性技术
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  激光熔覆层工艺几何特征GWO-BPNN算法预测

  董刚, 蒋智月, 王敏捷, 范少君, 范东盛, 姚喆赫, 陈智君, 张群莉

  表面技术. 2026, 55(8): 67-82. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.006

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  目的 激光熔覆表面几何特征直接影响到材料性能,为节省成本与时间,通过预测及优化激光熔覆层的各项几何特征(稀释率、成形系数及润湿角),采用对应算法对这些几何特征进行优化。方法 通过以多项工艺参数建立的多项式回归模型预测熔覆层熔宽熔高,采用灰狼优化算法与BP神经网络结合算法模型（GWO-BPNN算法）预测其成形系数、润湿角、稀释率,最终通过在316L合金不锈钢上熔覆316L合金粉末进行激光工艺全因子实验验证与模型逆向验证。结果 基于GWO-BPNN算法的预测模型,在熔覆层稀释率、成形系数及润湿角等关键质量指标上表现出优异的预测能力,其平均决定系数R²达到95.02%,较传统算法（BPNN）平均决定系数R²82.93%显著提升12.4%,构建的回归模型预测三维形貌重构相对误差控制在4.2%以内,验证了算法系统在工艺参数动态预测及优化过程中的实用性。实验验证与逆向验证均证实,GWO-BPNN算法对激光熔覆层各项几何特征（稀释率、成形系数、润湿角）的预测与优化具有良好的准确性。结论 GWO-BPNN算法预测整体预测趋势满足工程容差要求,可以为熔覆层质量的多维度优化提供量化依据,验证了该算法预测在工业场景中的实用性与科学性。
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  渗碳齿轮钢激光熔覆Ni基复合涂层抗胶合性能研究

  石锦芳, 杜佳俊, 殷超超, 詹胜鹏, 师陆冰, 刘忠明, 丁昊昊, 王文健

  表面技术. 2026, 55(8): 83-94. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.007

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  目的 利用激光熔覆技术提高齿轮抗胶合承载能力及其在齿面胶合损伤修复中应用的可行性。方法 分别以18CrNiMo7-6齿轮钢调质试样、渗碳试样和渗碳后胶合损伤试样为基体,采用MobiMRO-2激光熔覆设备在圆盘试样外圆周表面制备NiCr20-3%ZrO₂-1%MoS₂（质量分数）激光熔覆层。分析了熔覆合金层微观组织以及激光熔覆过程对不同基体材料微观组织性能的影响,并通过双盘式滚动接触胶合损伤模拟试验,对比了不同熔覆试样和未熔覆渗碳试样的胶合承载能力及其损伤行为。结果 制备的激光熔覆合金层主要由枝晶组织、胞晶组织和不规则颗粒物组成,其熔覆层厚度约为1.2 mm,硬度为690~730HV0.1,与渗碳齿面硬化层相当;在激光熔覆过程中,试样热影响区组织发生显著变化,包括马氏体、贝氏体及球化组织等;与未熔覆试样相比,调质基体熔覆、渗碳基体熔覆和损伤修复试样的抗胶合承载能力分别提升94.4%、61.3%和50.7%,其提升效果主要来源于激光熔覆后材料硬度的提升和激光熔覆层的自润滑效果;胶合失效机制分析表明,熔覆层通过改变裂纹萌生与扩展路径,显著提高了临界失效载荷。结论 本研究证实了激光熔覆技术可有效提升齿轮的抗胶合性能,并成功实现了对胶合损伤齿面的高性能修复,为齿轮的表面强化与损伤修复提供了实验依据与理论支持。
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  激光熔覆CoCrNiNb_x中熵合金涂层微观结构演变及其对耐磨-抗空蚀性能的影响

  马名浩, 马兴华, 王永喆, 穆永坤, 尹自豪, 李昊臻, 马兴毅, 高波, 张树玲, 郭峰

  表面技术. 2026, 55(8): 95-108. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.008

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  目的 通过调控Nb元素含量,优化激光熔覆制备CoCrNiNb_x中熵合金涂层的微观组织与综合性能,以获得兼具高硬度、优异耐磨性和卓越抗空蚀特性的表面强化涂层。方法 以316L不锈钢为基体,采用激光熔覆技术制备不同Nb含量的CoCrNiNb_x（x = 0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2）中熵合金涂层。利用X射线衍射（XRD）分析物相组成与晶格畸变,结合扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）表征显微组织与元素分布,并通过电子背散射衍射（EBSD）分析晶粒尺寸及相分布特征;采用显微硬度计、纳米压痕测试、摩擦磨损试验及超声振动空蚀实验,系统评价涂层的力学性能、耐磨性与抗空蚀性能。结果 随着Nb含量增加,涂层结构由单一面心立方相（FCC）逐渐转变为面心立方 + 密排六方（FCC + HCP）双相结构,Nb元素在晶间显著偏聚并形成富Nb的HCP相,导致晶格畸变增强和第二相强化作用显著。涂层平均显微硬度随Nb物质的量比x增加呈现先升高后降低的变化趋势,在x = 0.6时达到峰值（689HV0.1）,约为基体的3.7倍,磨损性能亦表现出相同的变化规律。空蚀实验结果表明,CoCrNiNb_1.0涂层具有最优的抗空蚀性能,其质量损失显著低于316L基体,抗空蚀能力实现数量级提升。结论 Nb合金化能够有效调控CoCrNiNb_x激光熔覆涂层的组织特征与综合服役性能。当Nb物质的量比x = 1.0时,涂层在保持较高硬度和良好强塑性的同时,兼具优异的耐磨性与抗空蚀性,表现出较为均衡的综合服役性能。本研究为CoCrNi基中熵合金涂层在高流速液体冲击环境下的工程应用提供了实验依据和工艺参考。
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  激光微增材嵌铜改性技术及其对金属表面抗腐蚀性能的影响

  王名佳, 王富凯, 王慧鑫, 史志中, 刘超, 王青华, 柏宗春

  表面技术. 2026, 55(8): 109-121. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.009

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  目的 采用一种激光微增材工艺,有效提高SS304L不锈钢表面抗腐蚀性能。方法 本研究通过激光表面改性技术,创新提出了激光微增材表面功能化工艺,将铜膜完全铺展在不锈钢金属表面,通过纳秒激光将铜膜覆在表面,设置三组覆膜方式进行对比,即单层覆膜,双次覆膜和双层覆膜,基于激光表面纹理化、表面铜颗粒和表面氧化膜的三重作用,有效提升了不锈钢表面抗腐蚀性能。结果 实验结果表明,利用激光微颗粒技术处理后,通过SEM观察到Cu颗粒,并且EDS和XPS在样品表面成功检测到Cu元素,表面微颗粒成功嵌入SS304L不锈钢表面。进一步观察发现,表面三维结构呈现规则的沟槽,同时伴随形成CuO和Cu₂O的氧化膜;电化学腐蚀测试结果表明,激光微增材处理后样品的腐蚀电流较未处理样品降低了一个数量级,腐蚀电位提高0.03 V,表明该工艺显著增强了不锈钢的抗腐蚀能力。结论 通过激光微增材技术将铜颗粒嵌入不锈钢表面,融合了铜优秀的抗腐蚀性能和不锈钢固有的耐蚀性,从而有效提升了不锈钢的抗腐蚀能力。
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  QT500-7球墨铸铁激光硬化数值模拟及工艺参数优化

  梁强, 陈红, 徐彬源, 赵彬, 贾艳艳

  表面技术. 2026, 55(8): 122-137. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.010

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  目的 为提升QT500-7球墨铸铁表面激光硬化效果,提出一种工艺参数优化方法。方法 构建相变传热有限元模型,以激光功率、扫描速度和搭接率为工艺参数,以熔凝层与硬化层深度为响应目标,设计三因素三水平试验。基于试验数据分别构建随机森林（RF）、极端梯度提升（XGBOOST）、XGBOOST-RF预测融合模型及贝叶斯优化的XGBOOST-RF预测融合模型,并对比了各模型的预测精度。比较了优势动作评论算法（A2C）、多目标粒子群算法（MOPSO）和多目标遗传算法（NSGA-Ⅱ）的优化性能。采用优劣解距离法（TOPSIS）结合熵权法（EWM）构建综合评价决策方法,对帕累托解集进行排序,得到最佳工艺参数组合。结果 在最佳工艺参数组合（激光功率230  W,扫描速度14  mm·s^-1,搭接率75%）下,硬化层深度为230  μm（预测相对误差6.52%）,熔凝层深度为66  μm（预测相对误差9.09%）。硬化后,熔凝层平均硬度达到（940 ± 40  ）HV0.5,硬化层平均硬度为（630 ± 30 ）HV0.5,均较基体硬度（（166 ± 15 ）HV0.5）显著提升。结论 所建立的BO-RF-XGBOOST预测模型可有效预测激光硬化层深度,为球墨铸铁激光表面硬化工艺提供了可靠的参数优化工具。基于模型优化的工艺参数能够显著提升材料表面硬度,对实际生产工艺确定与质量控制具有指导意义。
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  铝合金表面变功率CO₂激光除漆仿真与实验研究

  张天刚, 刘家邦, 丁页峰, 张志强, 薛鹏, 张宏伟

  表面技术. 2026, 55(8): 138-149. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.011

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  目的 探究变功率（P = 10 W、20 W、30 W）对铝合金表面丙烯酸聚氨酯复合漆层CO₂激光清洗的影响规律。方法 建立对应功率条件下单坑与多道面扫描除漆瞬态模型,采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）及白光干涉仪（WLI）对比研究仿真及实验结果,并结合高速ICCD成像揭示激光除漆机制。结果 单坑烧蚀模拟与实验除漆宽度相符,深度误差小于0.2%;单坑清洗实验截面轮廓随激光功率增加逐步平滑;三种功率单坑表面热应力仿真数值均超过了漆层抗拉强度,但热应力除漆深度不到烧蚀除漆深度的1.1%。多道面扫描除漆深度的仿真与实验结果基本吻合,P = 10 W时面漆全部除净,底漆剩余厚度约为15 µm;当P = 20 W和30 W时,复合漆层全部除净,氧化膜先后发生了开裂和大面积熔损崩落现象。多道面扫描清洗表面粗糙度随激光功率增加先减小后增大,三种功率除漆过程均未产生激光诱导等离子体现象。结论 单坑及多道面扫描激光除漆仿真计算均能较为准确地预测实验结果,P = 20 W为三种功率中能实现漆层除净的同时,氧化膜保存完整且除漆表面粗糙度最低的功率参数,CO₂激光除漆过程仅包含烧蚀和热应力两种耦合清洗机制。
功能表面及技术
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  化学镀表面改性技术在材料多功能特性构建中的研究进展

  蔡豪男, 姜金沅, 吴国界, 夏思奇, 李如钰, 黄东方, 周权宝, 吕朋, 王学刚

  表面技术. 2026, 55(8): 150-167. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.012

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  化学镀作为一种基于自催化还原反应的高效表面处理技术,在材料改性领域发挥着关键作用。该技术通过在不同基体表面构筑功能化镀层,能够针对性地满足某些特定的功能需求。本文系统综述了近年来化学镀技术在材料功能化方面的研究进展,并依据“功能目标”将其应用归纳为四类,即结构强化类、界面功能化类、能量传输类及功能响应类。相关研究表明,通过调控金属/合金组分、工艺参数或构筑异质结构等手段,可以精确设计化学镀层的成分与微观结构,从而有效改变材料表面性能,并针对性赋予其优异的多功能特性。然而,该技术目前仍存在一些不足,主要表现在缺乏可推广的定量分析模型、镀液配方稳定性与循环利用率有待提升,以及统一的工艺标准尚未建立。在未来的研究中,需依托多尺度表征与第一性原理计算分析,进一步推动化学镀技术在可量化机理与绿色工艺等方面的发展,建立“成分-结构-性能”之间的精准对应关系,从而促进该技术从实验室研究向工业化及可持续应用的转化。
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  液滴撞击宏脊曲面时的动态行为

  韩冰, 贾志海, 李日仙, 宋迪

  表面技术. 2026, 55(8): 168-178. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.013

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  目的 探讨液滴撞击宏脊曲面时的动态行为,对于防雾防冰等领域提高设备性能具有重要意义。方法 采用3D打印技术制作了三角形结构宏脊曲面,利用高速摄影仪分析了液滴撞击高度、宏脊顶角以及表面浸润性对液滴最大铺展因子、最大铺展时间以及脱离位置的影响。结果 随着撞击韦伯数（We数）逐渐增加,最大铺展因子b_max增大,同时最大铺展时间t_c和液膜脱离位置α减小。当We数超过某一临界值后,液滴发生飞溅现象导致最大铺展因子减小。其次,随着宏脊顶角的增大,液滴发生脱离飞溅的临界We数降低,宏脊表面残留液体减少,使得最大铺展因子更大,最大铺展时间t_c延长,液膜脱离位置α增大。此外,当液滴撞击超疏水性宏脊曲面时,液滴发生脱离飞溅时的We数更低,铺展速度更快,最大铺展因子显著减小。最后,考虑了表面浸润性和宏脊顶角的影响,获得了液滴的最大铺展因子和最大铺展时间与We数、宏脊顶角和表面浸润性等的关系。结论 宏脊的存在以及表面浸润性的差异显著改变了撞击液滴的最大铺展因子和最大铺展时间。本文考虑宏脊顶角的影响,重新定义了We数,并引入了浸润性修正因子f(f,q)。当液滴撞击宏脊曲面时,液滴的最大铺展因子β_maxµ f(f,q)^0.2We^0.4,最大铺展时间t_c/t₀µ f(f,q)We^-0.5。
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  基于新型聚烯烃-聚硅氧烷偶联剂制备疏水性材料研究

  赵全武, 杨泽, 包建刚, 吾满江·艾力

  表面技术. 2026, 55(8): 179-185. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.014

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  目的 以自制的新型聚烯烃-聚硅氧烷（PAO-PDMS）为偶联剂,棉花纤维为基材,采用浸渍法合成亲油疏水性棉花纤维材料,研究其疏水性、微观结构、化学成分、耐酸碱以及耐抗磨性。方法 采用聚烯烃-聚硅氧烷的乙醇溶液为浸渍液,在室温条件下通过浸渍法制备。通过傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）对疏水性棉花纤维的结构和表面形貌进行表征分析,借助水接触角测定仪和高清相机研究超疏水涂层的润湿特性,并通过胶带、砂纸打磨、酸碱溶液腐蚀和温水浸泡等测试研究超疏水涂层的自清洁、耐磨性、耐酸碱性和循环再生性。结果 该疏水性棉花纤维材料水接触角可达170°,接触角滞后<3°,对重油（二氯甲烷等）的吸附量最高可达2 580%。且该疏水性材料经过8次以上的油水分离循环使用后,水接触角仅下降至149°,该疏水性棉花纤维材料通过砂纸反复打磨或胶带反复剥离20次后,水接触角仍大于150°。再者,在强酸性和强碱性环境下,处理该疏水性棉花纤维材料,水接触角分别仅下降至161°和151°。其次在温水中经过简单浸渍处理和烘干后,水接触角即可恢复至168°。结论 通过浸渍法制备的疏水性棉花纤维材料具有优异的疏水性、耐磨性、耐酸碱性以及循环稳定性,表明该疏水性材料在油水分离领域具有广阔的应用前景。
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  碳源对化学气相沉积金刚石膜生长的影响：从C—H—O相图到性能调控

  李成明, 邹宗权, 任飞桐, 宋志强, 陈良贤, 魏俊俊, 刘金龙

  表面技术. 2026, 55(8): 186-196. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.015

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  化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition,CVD）金刚石因其优异的物理和化学性能,在机械、热学及新兴的微电子和光电子领域展现出巨大的应用潜力。然而,实现金刚石膜生长速率与晶体质量之间的协同优化仍是CVD技术面临的重大挑战,其中碳源的选择作为调控C—H—O反应体系的核心,是应对这一挑战的关键。本文聚焦于碳源对CVD金刚石膜生长的影响机制及进展,首先从C—H—O相图的理论基础出发,阐述了不同碳源（如CH₄、C₂H₅OH、CH₃COCH₃等）如何通过改变气相化学环境来影响金刚石的形核与生长。随后,分析了各类碳源在CVD工艺下的表现,重点对比了它们对金刚石膜生长、晶体质量、缺陷密度及表面形貌的影响规律,揭示了“高质量”与“高速率”之间的内在权衡关系。最后,本文基于现有研究,提出面向不同应用场景（如光学窗口、热沉、电子器件）的碳源选择策略与工艺优化方向,不仅为深入理解碳源在CVD金刚石生长中的作用机理提供了系统性的视角,也为科研人员和工程师优化沉积工艺、开发高性能金刚石膜提供了理论参考和实践指导。
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  HiPIMS/DCMS复合磁控溅射(Al_0.5CoCrFeNiTi)N_x薄膜结构及性能研究

  王建刚, 许美琦, 刘瑞, 王玉江

  表面技术. 2026, 55(8): 197-207. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.016

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  目的 探究氮气流量比对(Al_0.5CoCrFeNiTi)N_x薄膜化学成分、微观结构及性能的影响规律,提升GCr15轴承钢表面的力学性能和耐腐蚀性能。方法 采用高功率脉冲磁控溅射和直流磁控溅射复合方法,在GCr15轴承钢表面双靶共溅射(Al_0.5CoCrFeNiTi)N_x高熵氮化物薄膜,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、原子力显微镜对薄膜物相结构、微观形貌、化学成分、表面粗糙度进行表征,通过纳米压痕仪器、电化学工作站分别测试硬度（H）、弹性模量（E）和耐腐蚀性能。结果 随着氮气引入与增加,薄膜从非晶态转变为包含TiN、CrN等多种氮化物相的纳米晶结构;随N₂/(N₂+Ar)比值R_N2增大,“Al原子比”占“高熵元素原子比和”的百分含量由7.91%提升至9.89%（逐渐接近高熵靶材设计配比）,Ti元素在金属元素中的占比由47.62%降低至36.14%;随R_N2增大,薄膜的H、H/E、H³/E²呈增大趋势,当R_N2为40%时达到最大,分别为22.694 GPa、0.069、0.110 GPa。当R_N2为20%时,耐腐蚀性能最为优异,腐蚀电位较GCr15基体提升37.895%,较不通氮气薄膜提升18.146%,腐蚀电流密度较GCr15基体下降68.091%,较不通氮气薄膜下降58.514%。结论 (Al_0.5CoCrFeNiTi)N_0.2薄膜能够有效提升GCr15轴承钢的耐腐蚀性能,N元素的引入能够显著提高(Al_0.5CoCrFeNiTi)高熵合金薄膜的硬度和耐腐蚀性能。
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  聚乙二醇（PEG10000）含量对SiO₂薄膜光学性质和润湿性的影响

  代成成, 向军淮, 王军, 白凌云, 周双林, 吴嘉奕

  表面技术. 2026, 55(8): 208-216. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.017

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  目的 作为减反射材料,酸催化溶胶-凝胶法制备的SiO₂薄膜具有优异的机械性质,然而,其减反射性能需要进一步提升。方法 采用酸催化溶胶-凝胶法配制不同聚乙二醇（PEG10000）含量的SiO₂溶胶,在玻璃衬底上制备PEG-SiO₂减反射膜,研究PEG含量对SiO₂溶胶稳定性、薄膜结构和性质的影响。结果 PEG加入后,SiO₂溶胶由无色转变为浅绿色,但仍具有较好的稳定性;SiO₂干凝胶粉末经过500 ℃热处理后为非晶态,PEG的加入未改变SiO₂的微观结构。玻璃上制备的PEG-SiO₂薄膜晶粒细小,表面均匀,粗糙度低,不同PEG含量的SiO₂薄膜均具有减反射性能,其中,20% PEG-SiO₂薄膜减反射性能最好,在0°入射,380~ 1 100 nm波段内的平均透过率为91.61%,比未镀膜玻璃（88.24%）高3.37%,45°入射时,380~1 100 nm波段内的平均透过率为87.06%,比未镀膜玻璃（81.14%）高5.92%,表明PEG-SiO₂薄膜在大角度宽波段内具有优异的减反射性能。制备PEG-SiO₂薄膜后,玻璃表面由亲水性（49.03°）转变为超亲水性（低于5°）,表现出较好的防雾性能。结论 PEG改性的SiO₂薄膜不仅具有宽波段大角度减反射性能,还具有超亲水防雾性能,有望作为多功能减反射膜用于光伏设备、光学传感器及显示设备等领域。
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  钛酸酯偶联剂表面改性Ba_0.6Sr_0.4TiO₃纳米纤维对PVDF复合薄膜介电和储能性能影响

  陈铃, 刘兴博, 郭旭, 李龙, 白旭春, 王娇, 刘少辉, 郝好山

  表面技术. 2026, 55(8): 217-228. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.018

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  目的 开发兼具高储能密度与高放电效率的介电复合薄膜,是应对功率器件向小型化、微型化和轻量化发展的关键途径。方法 采用静电纺丝技术制备形貌均匀的一维Ba_0.6Sr_0.4TiO₃纳米纤维（BST NF）,并通过二辛基磷酸酰氧基钛酸酯偶联剂（NDZ 101）对其进行表面改性（记为BST NF-NDZ）。利用流延成型法制备BST NF-NDZ/聚偏氟乙烯（PVDF）复合薄膜,结合实验表征与有限元模拟,系统研究改性纳米纤维对复合薄膜微观结构、介电性能及储能特性的影响机制。结果 静电纺丝法制备的BST NF直径介于50~350 nm,长度达1.5~11.5 μm,具有良好的一维纳米形貌。钛酸酯偶联剂表面改性显著改善了纳米纤维在PVDF基体中的分散性与界面相容性。介电性能测试表明,随着BST NF-NDZ含量增加,复合薄膜介电常数逐步提升;当填充体积分数为7.5%时,室温介电常数达24.21,同时表现出较低损耗、更高击穿场强、优越的储能密度和放电效率。在BST NF-NDZ为2.5%（体积分数）填充量下,储能密度达到8.53 J/cm³,为纯PVDF薄膜的3.05倍。有限元模拟结果进一步证实,NDZ-101修饰有效调控了复合体系中的局部电场分布,抑制了电场集中效应,从而提升了击穿场强与整体储能性能。结论 利用钛酸酯偶联剂对纳米纤维进行表面改性,可在低填充量下有效调控填料-基体界面特性,协同提升复合薄膜的介电常数与击穿强度,显著增强其储能性能。为高性能聚合物基电介质材料的设计与工程应用提供了一定的实验依据和技术参考。
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  介质阻挡放电等离子体影响复合绝缘子硅橡胶伞裙性能研究

  张裕熙, 昝昊, 鲁娜, 孙长海

  表面技术. 2026, 55(8): 229-236. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.019

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  目的 复合绝缘子运行中积聚的污秽在潮湿条件下易受潮溶解,便会在硅橡胶伞裙上形成一层连续的电解液膜,显著降低表面电阻,引发沿面闪络风险。为提高硅橡胶的表面绝缘性能,并探究等离子体处理对其本体性能的影响。方法 采用平行板式介质阻挡放电（Dielectric Barrier Discharge, DBD）等离子体在不同放电电压与频率下对硅橡胶试样进行处理,系统测试处理前后试样的沿面闪络电压、表面水接触角、击穿电压及力学性能变化,以分析DBD处理对表面与本体性能的影响规律。研究DBD等离子体对硅橡胶表面性能和本体性能的影响规律。借助傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和原子力显微镜（AFM）,表征处理前后表面化学成分与形貌演变,以揭示性能变化机制。结果 经DBD等离子体处理后,硅橡胶沿面闪络电压显著提高,在25 kV、7 kHz条件下最大提升22.7%;表面水接触角降低,且憎水性在空气中可自主恢复。击穿电压与力学性能波动范围均小于5%,表明本体性能保持稳定。FT-IR与AFM结果显示,表面含氧官能团增多,粗糙度增大。结论 DBD等离子体处理可有效提升硅橡胶沿面闪络电压,其主要机制为等离子体处理诱导表面含氧基团增多所引发的陷阱能级优化（深陷阱密度降低、浅陷阱密度增加）,以及表面粗糙度增大。表面憎水性暂时下降后能够恢复,归因于硅橡胶分子链的动态迁移行为。该处理在增强绝缘性能的同时,未损害材料本体性能,具备良好的工程应用潜力。
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  石墨炔和石墨烯层数影响硅表面纳米黏着接触行为的分子动力学研究

  董翠翠, 周鹤, 占慧敏, 陈晶晶

  表面技术. 2026, 55(8): 237-245. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.020

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  目的 减少微/纳机电系统半导体硅器件界面黏着效应的发生。方法 建立正三棱锥金刚石探针与硅基表面覆多层石墨烯或石墨炔膜的原子尺度物理模型。基于分子动力学纳米压痕法,重点比较硅基表面覆多层石墨烯或石墨炔膜的纳米黏着接触行为差异性,分析石墨炔和石墨烯层数对载荷与压深曲线﹑剪切变形﹑原子位移幅度﹑应力分布﹑位错总长﹑黏着效应的影响。结果 研究指出：硅基表面覆石墨烯或石墨炔膜不仅能有效提高硅基的承压性,且随覆膜层数增加,硅基承压性越强。研究发现石墨烯或石墨炔层数增加能有效减少硅基表面在卸载期的黏着效应产生,且硅表面覆石墨炔膜在卸载期产生的黏着效应要明显低于覆石墨烯膜。结论 硅基受压所产生的剪切变形和原子位移幅度的程度对石墨烯或石墨炔层数增加有显著依赖性。随覆石墨烯或石墨炔层数增加,薄膜刚度得以提高,以致硅基受压产生的剪切变形和原子位移幅度程度逐渐减弱。此外,石墨烯和石墨炔受压产生的断裂缺口大小与硅基剪切变形和原子位移幅度剧烈程度呈正相关。本研究结果将为抑制微/纳机电系统半导体硅器件的黏着产生提供新策略与理论依据。
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  光热介导聚多巴胺/铜改性Ti6Al4V抗菌性能及生物相容性研究

  闫香洁, 韩宁, 李伯琼, 齐会萍, 赵亚丽

  表面技术. 2026, 55(8): 246-255. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.08.021

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  目的 针对钛合金Ti6Al4V（TC4）在骨科及心血管植入领域易出现骨整合不良,与血液接触时易引发血栓,且术后容易导致细菌感染等问题,通过对TC4进行表面改性以改善其生物相容性、实现抗菌性能。方法 通过聚多巴胺（PDA）介导在TC4表面构建含铜离子（Cu²⁺）复合涂层（T/PDA-Cu）,结合近红外808 nm激光照射,实现可控抗菌与生物相容性的协同优化。利用扫描电子显微镜、红外光谱、接触角测量仪对T/PDA-Cu的结构、表面形貌、表面润湿性进行表征,利用808 nm激光对T/PDA-Cu的光热性能及抗菌性能进行表征,通过小鼠成骨细胞实验评价T/PDA-Cu的生物相容性。结果 T/PDA-Cu表面结构稳定,亲水性增强,光热性能稳定,在808 nm激光照射下实现协同抗菌,细菌抑制率高达97.3%,并且对成骨细胞展现出良好的黏附性能和生物相容性。结论 T/PDA-Cu在近红外调控下展现出高效、可控的抗菌性能,且无明显细胞毒性,为解决TC4植入体的感染与生物相容性问题提供了新的思路,有望推动多功能医用植入材料的临床转化。