利用納米技術和復合材料在鈦合金表面制備一層保護膜，能夠實現對鈦合金基底的有效保護，從而得到所需的高性能材料。高熵合金薄膜因其特有的四大核心效應，表現出了優異的耐磨性以及結構穩定性。然而，現如今大多數的高熵合金薄膜都在有意設計用來改善其微觀結構、機械性能以及摩擦學性能，但它們的耐腐蝕性和生物相容性機制尚未得到深入研究。 為了進一步強化高熵合金薄膜，煙臺大學任萍等人采用磁控濺射法在ZrNbTiCrCu高熵合金薄膜中構建了BCC+富銅相的雙相沉積，顯著提高了薄膜的耐腐蝕性和生物相容性。研究結果表明，ZrNbTiCrCu高熵合金薄膜具備優異的耐腐蝕性能。在一定的濺射條件下，薄膜表現出了高達95％的細胞活性以及接近99％的抗菌率。這種優異的耐腐蝕性能主要歸因于薄膜表面鈍化膜的形成，尤以雙金屬氧化物CuCrO2為主。同時由于富銅相的沉積，ZrNbTiCrCu高熵合金薄膜表現出了優異的生物性能。本研究通過一系列實驗，建立了ZrNbTiCrCu高熵合金薄膜的結構和性能之間的關系，并系統地評估了薄膜的耐腐蝕性、生物相容性和抗菌性能。相關研究以題為“A significant improvement in corrosion resistance and biocompatibility in ZrNbTiCrCu high-entropy films induced by the precipitation of Cu”發表在Journal of Materials Science & Technology上。 生物醫學材料的研究主要集中在開發優異的生物相容性和耐腐蝕的生物合金上。理想情況下，生物植入物應具有優異的生物相容性和耐腐蝕性能，且沒有細胞毒性。為了尋求更好的金屬生物材料，應從以下兩個方面做出努力：(i) 獲得具有足夠機械和強度性能、防腐蝕、抗疲勞和無毒性的合金；(ii) 將生物活性薄膜濺射到合金表面。此種情況下，高熵合金薄膜成為“不二人選”，其因特有的四大核心效應集多種性能為一體，為高熵合金薄膜在生物工程應用中提供了新的思路。 作者通過調節不同的濺射參數，在適當的電流下獲得了具有BCC和富Cu相結構的ZrNbTiCrCu高熵合金薄膜，顯著提高了材料的耐腐蝕以及生物性能。由于Cu元素的引入，薄膜在模擬體液中的腐蝕電流密度達到4.0×10-7 A·cm-2，鈍化膜內產生了一種新的CuCrO2雙金屬氧化物，大大提高了其耐腐蝕性。同時，使用L-929細胞研究了ZrNbTiCrCu高熵合金薄膜的細胞粘附和增殖行為，并討論了薄膜的抗菌性及其機制。 圖1、(a) ZrNbTiCrCu高熵合金薄膜的平衡相分數；(b)不同濺射電流下得到的薄膜的XRD圖；在0.4A(c)、0.6A(d)和1.2A(e)的濺射電流下沉積的ZrNbTiCrCu高熵合金薄膜的表面SEM圖像。 圖2、ZrNbTiCrCu高熵合金薄膜的TEM和SAED圖像：(a，b)S1；(c、d)S2；(e、f)S3。 圖3、腐蝕后ZrNbTiCrCu高熵合金薄膜的SEM圖和EDS圖：（a1-c1）S1；（a2–c2）S2；（a3–c3）S3。 圖4、ZrNbTiCrCu高熵合金薄膜表面：(a) L-929細胞生長狀態、(b) 細胞核熒光圖像以及(c)細胞核數量和細胞存活率。 綜上，作者初步探討了ZrNbTiCrCu高熵合金薄膜的微觀結構、硬度、耐腐蝕性、生物相容性和抗菌性能，證明了該薄膜在生物醫學應用中的潛力。
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