具有长效抗污性能的光滑注液多孔钛合金材料

长效抗污性能的光滑注液多孔钛合金材料

       钛合金因其高强度重量比和优异的抗腐蚀能力而被广泛应用于海洋工程、医疗植入物等领域。然而，良好的生物相容性使钛合金不可避免地暴露在严重的生物污垢中。由于制造技术的不断进步，在材料表面制造受自然启发的微/纳米结构以提供非凡的功能（例如，超疏水性、超亲水性、自清洁等）最近受到了极大的关注。当微/纳米结构与润滑液相结合时，猪笼草植物的滑溜液体渗透多孔表面（SLIPS）可以产生。SLIPS是最有前途的绿色防污涂料之一，因为它具有“超光滑”的表面，可以防止微生物和宏观生物的生物污垢。SLIPS可以耐受高压条件，使其能够在海洋工程应用中用作钛合金的防污涂层。 

        钛合金在海洋工程中的生物污损问题比其他金属材料更为严重。仿生猪笼草设计的光滑注液多孔表面(Slippery liquid-infused porous surface，SLIPS)在防污领域受到了广泛关注，其由表面微/纳米结构与内部的润滑剂复合而成，润滑剂可有效物理隔离微生物和大型生物的生物污染，成为最有前途的绿色防污涂层之一。可润滑剂在海水冲刷服役过程中的损耗问题成为困扰SLIPS服役稳定性和长期有效性的关键问题，开发具有长效耐海水冲刷的新型SLIPS结构成为解决该问题的关键技术手段。同时，具有非凡功能的精细微纳米结构的实际应用由于机械稳定性不足而受到严重限制。为了应对这一挑战，为脆弱的微/纳米结构加入保护性“装甲”已成为赋予机械鲁棒性的一种有前景的方法。中国科学院金属研究所仿生医用材料课题组采用了“装甲”的概念，通过丝网印刷蚀刻在大尺寸Ti-6Al-4V（TC4）板的表面上制造蜂窝状凹形电池，然后进行阳极氧化以建立一系列多尺度结构。通过将润滑剂注入精致的多尺度结构中，进一步产生了一种新型的光滑液体注入多孔表面（TC4-SLIPS）。结果表明，定制的多尺度结构增强了润滑层的稳定性，即使在人工海水冲刷30天后也能保持表面疏水性（WCA∼104.8°）。此外，多尺度结构提高了对外部机械磨损的抵抗力，从而使 SLIPS 具有强大的疏水性。有吸引力的是，TC4-SLIPS可以有效抑制假交替单胞菌细菌的粘附和增殖，从而阻止细菌生物膜的形成和增殖。因此，最先进的多尺度结构TC4-SLIPS对于钛合金的长期防污在实际应用中显示出重要意义。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894723060734