新型涂层提高钢材耐腐蚀性

哈佛大学约翰保尔森工程与应用科学学院（SEAS）的研究员开发出一种新的表面涂层，可以使钢材强度更高、更安全、更耐用。这种涂层由粗糙的纳米氧化钨制成，具有迄今为止最持久的防污能力和耐腐蚀性，能够排斥任何液体的侵入，具有极佳的疏液性。

该成果的研究人员是哈佛大学Joanna Aizenberg教授及其团队，这一研发团队在2011年从猪笼草科的食虫植物表面获取灵感，率先研发出一种新型超光滑自洁表面材料，研究小组将这种材料称之为“注液光滑多孔表面涂层”（SLIPS: SlipperyLiquid-infused Porous Surfaces），自此，超光滑表面涂层被证实能够得到广泛应用。

本次最新研发的“注液光滑多孔表面涂层”提高了钢材强度，被形容为“自然通讯”（NatureCommunications）。Aizenberg教授称，与之前开发的任何防污材料相比，新涂层使钢材的耐用性提高了几个数量级。此前，机械强度和防污性这两种性能往往是不能同时实现的。本项新研究成果表明，通过精细的表面设计，能得到多功能甚至兼具互斥功能的涂层。因此，新表面涂层研发的最大挑战就是在保证防污性能的同时不降低钢材力学性能。研究团队通过采用电化学技术，在钢材表面沉积一层由岛状氧化钨构成的超薄膜。由于每个疏液的氧化钨岛状结构彼此间并不直接连接，一个受损并不影响其他。这种岛状结构固有的耐久性和粗糙度使得钢材表面在磨损严重的情况下仍能保持其防水防油性。

图片中a-h显示了300系未经涂覆的不锈钢（右试样）和涂覆了600nm厚的多孔SLIPS薄膜不锈钢（左试样）在相同时间内暴露在“Glyceregia”腐蚀剂下的腐蚀演变过程

这种新表面涂层材料的应用将具有深远意义，包括用于抗污性能要求高的医疗工具和设备（比如植入物和手术刀）和3D打印机喷嘴等，还可能在建筑和海洋船舶领域有大规模的应用。

本项新学术研究成果表面，通过涂覆新材料，钢材耐腐蚀性可以更高，使用寿命可以更长，即使其应用于与水直接接触的环境下。