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纳米级表面刻蚀技术问世 人类将实现金属与任何物质粘接

发布时间：2016/11/7 0:06:52

日前，德国基尔大学一研究团队成功试验发现了在不影响金属材料机械稳定性以及改变金属特性的情况下改善金属表面性能的方法。这种新方法从根本上来说，是通过电化学腐蚀的过程将金属*外层表面变得粗糙，并将蚀刻深度严格控制在微米级别。

通过这个纳米级别的蚀刻过程，如铝、钛、锌等金属能够*的与其他一些材料相粘结，从而使材料变得防水，或提高其生物相容性。这些性能*的“超级连接”结合物从工业金属加工到医药科技领域中的安全移植，拥有着非常广泛的潜在应用范围 。目前，他们的研究结果已经发表在权威杂志英国皇家化学学会《纳米视野》上了。

 “因此，我们已经开发出了一种新的蚀刻方法，这种方法不会损害金属且同时不会对稳定性造成影响”。功能纳米材料研究团队负责人Rainer Adelung教授强调了这项发现的重要性：“通过这种方法，我们可以*粘结之前不可以直接粘合的金属，比如铜和铝”

金属表面的3-D结构

这种有针对性的纳米级蚀刻方法能使金属表面（此处以铝为例，20m=0.02mm）变得粗糙，因而形成带有微小钩状物的3-D结构。经过该工艺处理的表面，能够像三维拼图一样与几乎任何一种其他材料实现互锁，进而产生十分牢固的结合性。此外，这种方法甚至可以将铝和铜结合起来。

实现原理

金属的表面有很多不同类型的晶体和晶粒，有些晶体和晶粒的化学稳定性较弱。而通过针对性蚀刻法能够将那些不稳定的部分从金属表面移除。使用蚀刻法使表层变得粗糙，能够形成三维表面结构。这改变了表面的特性，但是金属整体的特性不会发生变化。这是因为蚀刻深度仅为10到20微米—仅相当于人类毛发直径的四分之一。因此，研究小组将此工艺命名为“纳米刻蚀”。

通过蚀刻工艺，可以形成带有微小钩状物的3-D结构。如果在两种该工艺处理的金属之间加入粘合性聚合物，则两个表面会像三维拼图一样在任何方向上实现互锁。

我们通过肉眼就可以看到因蚀刻产生的变化，即表面在经过处理后变得不光滑。砂纸对金属表面进行打磨同样可以使表面变的粗糙，但这种粗糙结构只是二维的，无法改变表面的金属表面的特性。

多功能属性表面

即使表面有一层薄油脂，如指纹，都不会对接合产生影响。 此外，研究人员强调说，研究小组还将这种拼图状的连接件暴露在极高温度和湿度的环境中，用于模拟天气条件。结果发现，其稳定性未受到影响。

潜在无限的应用范围

这一技术的应用范围极广，从像造船或航空这样的金属工业，到打印技术和防护，再到医药应用。“纳米刻蚀”工艺不仅产生3D表面结构，从而使物体在完全不使用化学产品的情况下进行结合，还可以用于去除物体表面的有害微粒，这是医药技术领域非常感兴趣的功能。

研究人员目前已经为该工艺申请了四项专利。同时，很多企业都对相关的潜在表现出很大的兴趣。