[00859054]金属表面耐磨、防腐及超疏水薄膜材料的设计、结构调控及功能特性研究

该项目属于材料科学与工程领域。该项目重点研究了从表面微观结构的设计与构造入手，在一系列金属表面(铜、铝和不锈钢等)构筑具有优异机械与化学稳定性的多功能仿生超疏水表面，系统研究了超疏水薄膜的耐腐蚀行为、耐摩擦行为、及化学及机械稳定性，开发出工艺操作简便、成本低廉、效率较高的超疏水膜层一步法制备方法，通过采用真空气相沉积技术以及脉冲电沉积技术等在机械零部件表面构筑了纳米晶结构复合钴镀层以及强韧化非晶碳膜材料，通过设计及优化气相沉积技术及脉冲电沉积工艺，实现了纳米晶复合钴镀层以及强韧非晶碳基薄膜的形貌结构、晶粒尺寸、结晶取向、界面结构等的控制。 主要科学发现如下：(1)实现超粘超疏水表面与超滑超疏水表面的可调控转变，阐明不同粘附性的超疏水表面的摩擦学行为，构造合适的模型以揭示粘附性的差异性及其所引起的摩擦学特性和耐腐蚀性能差异的机制。(2)首次采用一步法构筑稀土微纳结构，具有较好的化学稳定性、机械稳定性以及良好的耐摩擦腐蚀性能，并阐明了薄膜的制备技术-微观形貌结构/组分-润湿性-耐腐蚀性-机械及化学稳定性间的构效关系，提出了构筑多层次微纳仿生结构及组装低表面能化合物是获得该类薄膜材料的关键基础。(3)提出了纳米晶结构及其晶粒尺寸控制、择优结晶取向、表面形貌及内部缺陷结构优化是实现减摩抗磨及耐腐蚀的纳米晶钴复合镀层可控制备的关键共性基础；薄膜表/界跨尺度优化设计与构筑是发展具有强韧化、低摩擦和长寿命织构类金刚石碳基薄膜材料的主要途径。最终获得了在机械零部件表面构建高硬度、高耐磨和耐腐蚀的钴基复合镀层以及高性能碳基薄膜材料的方法，完成了抗磨和耐腐蚀一体化复合薄膜材料的构建路线。 基于该项目研究工作，成果完成人在ACS Appl.Mater.Interfaces(ESI高被引论文2篇)、Corr.Sci.、金属学报等高水平期刊发表论文28篇；研究成果得到学术界同行的广泛认同与肯定，被Chemical Reviews、Advanced Functional Materials、Journal of Materials Chemistry A、Carbon、ACS Applied Materials & Interfaces等具有广泛影响力的期刊引用，10篇代表性论文中，他引达550余次，单篇SCI他引最高为193次。获得国家发明授权专利17项，培养博士研究生3名、硕士研究生14名。