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科学研究
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非晶及非平衡材料科研团队在非晶合金防腐防污等功能化涂层方面取得系列进展

2024-08-17  点击:[]

(1)为提高非晶合金表面的防腐防污能力,通过电化学刻蚀法在Zr-Al-Co非晶合金基体上制备了光催化超疏水涂层。该材料在3.5 wt.% NaCl中的耐腐蚀效率达97%,并且在此溶液中浸泡10天后疏水角度稳定在150°,耐腐蚀效率仍高达96%。另一方面,所制备的超疏水表面具有光催化降解功能,将原始非晶合金降解甲基橙(MO)的效率提高了25%;经3.5 wt.% NaCl浸泡10天后,保持原有降解效率不变,依然可实现6次稳定循环降解。

该成果以“ZrO2superhydrophobic coating with an excellent corrosion resistance and stable degradation performance on Zr-based bulk metallic glass”为题发表在《Materials》上(中科院三区)。

文章链接:https://doi.org/10.3390/ma17010118

(2)为进一步提高光催化降解有机污染物的能力,通过调整非晶合金成分对表面组分进行调控,在Zr-Cu-Al-Ag非晶合金表面制备出了Ag/非晶/金属氧化物超疏水涂层。研究表明,该超疏水样品在10 min内对MO的降解率为96.9%,表现出较高的催化活性。同时,还具有优异的杀菌性能,在可见光下经过1 h杀菌后杀菌率可达100%。

该成果以“Preparation of superhydrophobic surface on Zr-based bulk metallic glasses with excellent photocatalytic properties”为题发表在《Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects》上(中科院二区)。

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2024.134946

(3)为解明Zr基非晶合金的电化学刻蚀机理,采用动力学电位极化和电化学阻抗对Zr-Cu-Al和Zr-Co-Al非晶合金在NaBr溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明,两种合金在极化过程中都发生了点蚀,但Zr-Co-Al合金的耐蚀性优于含铜合金,主要是因为Co取代Cu改变了钝化膜的组成,增加了ZrO2的相对含量,提高了钝化膜稳定性。

该成果以“Corrosion mechanisms of Zr-based bulk metallic glasses in NaBr solution”为题发表在《Journal of Non-Crystalline Solids》上(中科院三区)。

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2024.123069

(4)为提高制备效率,降低成本,将电化学刻蚀法和电化学沉积法相结合,在阳极和阴极非晶合金两端同时制备出了超疏水表面。通过选择合适的非晶合金体系和电解液的成分,在阳极和阴极非晶合金上可获得具有耐腐蚀、光催化、抗菌性能的多功能超疏水表面,实现非晶合金表面多功能特性的集成,有望推动非晶合金结构-功能一体化的基础研究和实际应用。

该成果已授权国家发明专利:一种多功能Zr基非晶合金超疏水表面的制备方法,ZL 202210685975.7。

(5)通过差示扫描量热法设计了La基金属玻璃中β弛豫行为不同表现的量化方法。该方法基于Sub-Tg焓弛豫的起始温度和激活能(TonsetandEonset)、玻璃化转变激活能(Eg)和临界退火温度(Ta,C)。Ta,C是β弛豫转变为α弛豫的退火温度。这种转变的结构根源在于不同金属玻璃中,中程序结构随退火温度升高的生长速率不同。具有显著β弛豫峰的金属玻璃总是表现出较大Eg/Eonset和较小Tonset/Ta,C。这一发现为量化金属玻璃中α弛豫和β弛豫之间的解耦程度提供了一种途径。

该成果以“Probing the decoupling degree between α and β relaxations in metallic glasses through differential scanning calorimetry”为题发表在《Journal of Non-Crystalline Solids》上(中科院三区)。

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2024.123089

(6)为提供一种便捷、易实现、低成本的超稳金属玻璃制备工艺,通过直流磁控溅射系统,在室温衬底、沉积速率~10nm/min的条件下制备出Zr50Cu50超稳金属玻璃。该制备方法将超稳金属玻璃制备效率提高~10倍的同时,免去了衬底加热的麻烦,大大降低了对制备仪器、基底材料的要求,对于推动超稳金属玻璃的快速研发及应用十分重要。

该成果已授权国家发明专利:一种Zr基超稳金属玻璃的制备方法,ZL 202211340299.6。


成果1-4赵相金教授感谢国家自然科学基金(No.51871191)和山东省自然科学基金(No. ZR2019MEM044)的资助;成果5-6孙启静博士感谢山东省优秀青年科学基金项目(海外)(No.2024HWYQ-074)和山东省自然科学基金(No. ZR2023QE213)的资助。

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