日前，德國基爾大學一研究團隊成功試驗發現了在不影響金屬材料機械穩定性以及改變金屬特性的情況下改善金屬表面性能的方法。這種新方法從根本上來說，是通過電化學腐蝕的過程將金屬最外層表面變得粗糙，并將蝕刻深度嚴格控制在微米級別。

    通過這個納米級別的蝕刻過程，如鋁、鈦、鋅等金屬能夠永久的與其他一些材料相粘結，從而使材料變得防水，或提高其生物相容性。這些性能卓越的“超級連接”結合物從工業金屬加工到醫藥科技領域中的安全移植，擁有著非常廣泛的潛在應用范圍 。目前，他們的研究結果已經發表在權威雜志英國皇家化學學會《納米視野》上了。

    “因此，我們已經開發出了一種新的蝕刻方法，這種方法不會損害金屬且同時不會對穩定性造成影響”。功能納米材料研究團隊負責人Rainer Adelung教授強調了這項發現的重要性：“通過這種方法，我們可以永久粘結之前不可以直接粘合的金屬，比如銅和鋁”

    金屬表面的3-D結構

    這種有針對性的納米級蝕刻方法能使金屬表面（此處以鋁為例，20m=0.02mm）變得粗糙，因而形成帶有微小鉤狀物的3-D結構。經過該工藝處理的表面，能夠像三維拼圖一樣與幾乎任何一種其他材料實現互鎖，進而產生十分牢固的結合性。此外，這種方法甚至可以將鋁和銅結合起來。

    實現原理

    金屬的表面有很多不同類型的晶體和晶粒，有些晶體和晶粒的化學穩定性較弱。而通過針對性蝕刻法能夠將那些不穩定的部分從金屬表面移除。使用蝕刻法使表層變得粗糙，能夠形成三維表面結構。這改變了表面的特性，但是金屬整體的特性不會發生變化。這是因為蝕刻深度僅為10到20微米—僅相當于人類毛發直徑的四分之一。因此，研究小組將此工藝命名為“納米刻蝕”。

    通過蝕刻工藝，可以形成帶有微小鉤狀物的3-D結構。如果在兩種該工藝處理的金屬之間加入粘合性聚合物，則兩個表面會像三維拼圖一樣在任何方向上實現互鎖。

    我們通過肉眼就可以看到因蝕刻產生的變化，即表面在經過處理后變得不光滑。砂紙對金屬表面進行打磨同樣可以使表面變的粗糙，但這種粗糙結構只是二維的，無法改變表面的金屬表面的特性。

    多功能屬性表面

    即使表面有一層薄油脂，如指紋，都不會對接合產生影響。 此外，研究人員強調說，研究小組還將這種拼圖狀的連接件暴露在極高溫度和濕度的環境中，用于模擬天氣條件。結果發現，其穩定性未受到影響。

    潛在無限的應用范圍

    這一技術的應用范圍極廣，從像造船或航空這樣的金屬工業，到打印技術和防護，再到醫藥應用。“納米刻蝕”工藝不僅產生3D表面結構，從而使物體在完全不使用化學產品的情況下進行結合，還可以用于去除物體表面的有害微粒，這是醫藥技術領域非常感興趣的功能。

    研究人員目前已經為該工藝申請了四項專利。同時，很多企業都對相關的潛在表現出很大的興趣。

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責任編輯：王元

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