超疏水表面在金属防护中应用的研究进展

超疏水表面由于具有独特的微纳米粗糙结构和低表面能性质,能形成空气垫物理屏障层,减小材料表面与水或其他腐蚀介质之间的接触面积,因此被广泛应用于金属的腐蚀防护。首先简单介绍了超疏水表面的相关理论,主要包括Young氏方程、Wenzel模型和Cassie-Baxter模型。然后,归纳总结了三种制备超疏水表面的有效途径:在低表面能物质上构建微纳米级粗糙结构;先构建出具有微纳米级的粗糙结构,再对表面进行低表面能修饰;一步法完成低表面能修饰和微纳米级粗糙结构的构建。在此基础上,详细地综述了常见的超疏水表面(薄膜或涂层)在金属防护中的应用。进一步介绍了通过在超疏水体系中引入缓蚀剂的方式,构建具有主动防护功能的超疏水表面,并介绍了此种超疏水表面在金属防护中的应用。最后指出了目前的超疏水表面在制备工艺以及耐久性等方面存在的问题,并对其在金属防护领域的应用前景和发展方向作出了展望。     

汽车发动机用AZ91D合金的表面喷涂与性能

采用热喷涂工艺在压铸态AZ91D合金表面制备了Al涂层,研究了热处理温度和保温时间对AZ91/Al涂层界面组织形貌的影响,并对比分析了扩散层的耐腐蚀性能和耐磨性能。结果表明,热处理前Al涂层与基材为机械结合,热处理后Al涂层与AZ91合金基材的界面处可形成冶金结合扩散层,且随着保温时间延长,扩散层厚度不断增加;热处理温度在375 ℃以下时扩散层主要由β-Mg₁₇Al₁₂相构成,375 ℃×8 h热处理后为α-Mg+β-Mg₁₇Al₁₂相,425 ℃×1 h热处理后为γ-Mg₂Al₃和β-Mg₁₇Al₁₂相。AZ91合金基材和扩散层腐蚀电位从高至低顺序为γ>β>α+β>AZ91合金基材,扩散层的腐蚀电流密度均低于AZ91合金基材,阻抗谱图中容抗弧半径从大至小顺序为γ>β>α+β>AZ91合金基材,扩散层的耐腐蚀性能均优于AZ91合金基材;γ、β和α+β扩散层的摩擦稳定性系数都高于AZ91合金基材,而磨损速率和磨痕宽度都要小于AZ91合金基材,其中β扩散层的磨损速率和磨痕宽度最小,具有最佳的抵抗磨损的能力。     

核聚变堆用钨表面超精密抛光的研究现状与趋势

钨作为未来核聚变堆中最有前景的面向等离子体材料,在反应堆工况下将承受高能粒子的辐照冲击。表面质量的好坏会直接影响材料的氢/氦滞留行为和辐照损伤程度,进而影响聚变堆的安全性和可靠性。现阶段,针对钨的抗辐照改性研究主要着眼于材料的成分、结构和组织设计,关于机械加工对材料表面抗辐照改性的研究甚少。文章聚焦前沿科学问题,从机械加工角度分析核材料领域科学问题,结合国内外相关研究成果及核聚变堆用钨(PFM-W)的机械加工现状,阐述了PFM-W表面超精密抛光的必要性。通过对比不同抛光方法,提出了磁流变抛光和力流变抛光是较为适合PFM-W表面超精密加工的观点,并对未来PFM-W表面超精密抛光研究趋势进行了分析,重点在抛光方法的探索以及抛光后材料表面质量对抗辐照性能影响的研究。     

基于UG的正交车铣加工回转体表面微观残留仿真

正交车铣加工的回转体表面由铣刀与工件的复合相对运动形成,其形成机理独特,多个参数影响其表面微观形貌。为研究切削参数对正交车铣回转体表面微观残留的影响,基于UG建立了正交车铣回转体表面的仿真加工方法,并通过Vericut构建了虚拟五轴车铣加工环境,由此仿真研究了周向每齿进给量对正交车铣回转体表面微观残留的影响,发现已加工表面微观残留高度随周向每齿进给量增加显著增大。     

平面桁架构建的定日镜面形支撑结构优化及实验

针对反射面成型的复杂影响因素，提出平面桁架构建的定日镜面形支撑结构优化技术路线. 利用模拟仿真、数值计算和优化算法等方法，解析20 m²定日镜面形定义技术路线的4个组成环节：面形规格及宽高比、上弦杆的截面矩、平面桁架组间距的最优值、机加工中工艺控制要点的量化. 试制小型定日镜进行实验，分析光斑形状和能流密度分布特性，并与理想球面形光斑比较，两者的拟合优度大于0.98. 实验结果表明，当反射镜宽高比取1.2，上弦杆截面矩取40 000 mm⁴，桁架组间距取950 mm，上弦杆和斜杆的开孔公差小于0.9 mm时，反射面形的质量提升. 研究从原理和实践上证明了该优化技术路线的可行性.     

基于萤石溶解/表面转化的含钙矿物表面定向调控浮选技术及机理研究

研究了萤石在白钨矿和方解石表面溶解和转化的可能性, 发现萤石可以在特定的捕收剂体系下作为抑制剂实现含钙矿物的浮选分离。浮选实验结果表明, 萤石作为抑制剂, 在白钨矿和方解石的浮选中, 用量小、作用效果明显; 动电位检测结果证实了萤石能明显降低方解石的动电位, 但对白钨矿基本没有影响; XPS检测结果证明了萤石对方解石的作用主要在于对Ca-O键能的减弱和Ca-F基团的生成, 即在方解石表面生成CaF2膜; AFM检测则可直观观察到方解石表面经过萤石处理之后出现明显的起伏, 印证了离子的侵蚀与CaF₂膜的生成。     

On‐the‐Spot Immobilization of Quantum Dots,Graphene Oxide,and Proteins via Hydrophobins

Class I hydrophobin Vmh2, a peculiar surface active and versatile fungal protein, is known to self‐assemble into chemically stable amphiphilic films, to be able to change wettability of surfaces, and to strongly adsorb other proteins. Herein, a fast, highly homogeneous and efficient glass functionalization by spontaneous self‐assembling of Vmh2 at liquid–solid interfaces is achieved (in 2 min). The Vmh2‐coated glass slides are proven to immobilize not only proteins but also nanomaterials such as graphene oxide (GO) and quantum dots (QDs). As models, bovine serum albumin labeled with Alexa 555 fluorophore, anti‐immunoglobulin G antibodies, and cadmium telluride QDs are patterned in a microarray fashion in order to demonstrate functionality, reproducibility, and versatility of the proposed substrate. Additionally, a GO layer is effectively and homogeneously self‐assembled onto the studied functionalized surface. This approach offers a quick and simple alternative to immobilize nanomaterials and proteins, which is appealing for new bioanalytical and nanobioenabled applications.     

ZK60镁合金表面滚压强化试验研究

试验研究了ZK60镁合金表面滚压加工中工艺参数对试件表面粗糙度、表面形貌、表面残余应力和表层显微硬度的影响,结果表明滚压力和重复滚压次数对试件的表面粗糙度、表面形貌以及表面残余应力和表层硬度影响程度较大,滚压速度影响较小。对精车ZK60镁合金试件进行滚压加工,试件表面粗糙度R a、R z最大减小了50.3%和48.1%;残余压应力最大可达-54.55 MPa;显微硬度从试件表层到内部基体材料逐渐降低,表层硬度值最大为92.83 HV 0.25,比基体材料硬度提高了15.32%。     

Broadband bowtie belt nanoantennas

In this article, we study a linear array of bowtie nanoantennas placed between two metallic strips that can work from 800 to 1420 nm (600 nm linewidth), with an electric field enhancement factor close to 20. We study the dynamical change of the position of the electric field enhancement amongst different elements in the array and, at the same time, the effects of dispersion on the scalability of the array elements. A systematic analysis and methodology to produce an array that can operate over a large bandwidth whilst maintaining the electric field enhancement without significant variation is provided.