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金屬表面超疏水在自清潔、防腐、減阻和防冰等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。當(dāng)前，金屬表面超疏水性能的實現(xiàn)依賴于傳統(tǒng)的二元協(xié)同設(shè)計思想，即在材料表面制作微/納米結(jié)構(gòu)，進而采用低表面能有機物進行修飾。這種依靠粘附涂層的設(shè)計在實際腐蝕性環(huán)境如海水中易遭受侵蝕性離子的滲透，導(dǎo)致涂層分解、疏松和剝落等風(fēng)險，從而引發(fā)超疏水化學(xué)耐久性下降。特別是，化學(xué)反應(yīng)誘導(dǎo)的材料表面能變化對液體滾動角產(chǎn)生影響，使得超疏水表面性能難以在長時間范圍得到維持。中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所楊建軍團隊提出了飛秒激光元素摻雜微納結(jié)構(gòu)與循環(huán)低溫退火相結(jié)合的研究方法，在金屬鋁合金表面構(gòu)建了以次晶相態(tài)為主導(dǎo)的仿生蟻穴狀結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了高效穩(wěn)定的自啟動超疏水效果。其中，多級微納結(jié)構(gòu)有助于實現(xiàn)對空氣捕獲的穩(wěn)定利用，而次晶相態(tài)形成可以降低材料表面自由能，從而使金屬表面展現(xiàn)出超疏水化學(xué)穩(wěn)定性。實驗測量結(jié)果表明，該金屬樣品在經(jīng)歷2000小時腐蝕性鹽水浸泡后，其表面能夠保持良好的超疏水性能。同時，這種結(jié)構(gòu)在經(jīng)過強烈的電化學(xué)反應(yīng)測試后，材料表面的超疏水特性能夠保持，實驗測得的腐蝕電流低至10-12A/cm2，較未加工樣品表面的情況降低了5個數(shù)量級。進而，研究發(fā)現(xiàn)，這種自主性的超疏水金屬表面可以應(yīng)對不同酸堿溶液浸泡、紫外輻射和冷凍循環(huán)等苛刻環(huán)境的挑戰(zhàn)。進一步，該團隊與中國科學(xué)院金屬研究所馬會團隊合作，運用從頭計算方法，從理論層面進一步驗證了次晶相態(tài)形成對于材料表面能降低和化學(xué)穩(wěn)定性提升的貢獻。上述研究解決了金屬表面極端拒水性持久保持難題，并為基于原子尺度調(diào)控的高性能材料表面設(shè)計與開發(fā)提供了新的研究思路。相關(guān)研究成果以Durable Organic Coating-Free Superhydrophobic Metal Surface by Paracrystalline State Formation為題，發(fā)表在《先進材料》（Advanced Materials）上。論文鏈接長春光機所等在飛秒激光制備無涂層持久超疏水表面研究中獲進展<!--!doctype-->