材料表面工程的案例
二維MXenes及其納米復合材料的表面與異質表面工程-電催化與光催化研究
MXene復合體系HER研究
在電催化方面，研究表明不同官能團對于MXene電催化性能有著十分顯著的影響，其課題組通過實驗和理論兩方面進行驗證發現表面覆蓋氟官能團的MXene材料對于產氫催化有著積極地影響。在實驗上，Mo2C是一種最為常見的電催化MXene材料，諸如Mo2C/2D-NPCs、氮摻雜的Mo2C[8]納米片都表現出了很好的電催化性能。
2.3 MXene在CO2RR催化方面的研究
圖8. MXene在
CO2
RR方面的理論研究
李能教授課題組從新型二維材料MXene 的表界面結構的結構計算設計出發、深入研究CO2捕獲與光催化還原的電子輸運物理機制，提出實現新型的高效光催化還原CO2材料體系的策略；研究了在酸性條件下，MXene-Tx(T=OH)中的羥基還原成H2O 的電化學機理，從理論上證明了形成干凈的MXene 表面的可行性。同時，武漢理工大學余家國課題組合成了2D/2D超薄Ti3C2/Bi2WO6異質結納米復合材料，發現其在CO2RR方面催化性能有有明顯的提升。
2.4. MXene在N2RR及其他環境催化方面的研究
李能教授及其合作者，運用第一性原理計算，證實了MXene 能作為良好的催化還原N2為人工合成氨的載體；同時在有機污染物降解方面，解修強等人合成了Ti3C2/CdS 2D/2D復合材料，Ti3C2Tx助催化劑不僅用為電子介體增強對CdS中電子的提取，也抑制了空穴的光腐蝕作用，使得電子的壽命得到了提升。
展開 中科院納米能源所王杰&王中林團隊《JMCA》：基于介電材料選擇和表面電荷工程的抗高濕度摩擦電納米發電機
作為一種革命性的能量收集技術，摩擦電納米發電機（Triboelectric Nanogenerator，簡稱TENG）不僅提供了一種可持續、分布式能源供給技術，而且構建了無需外部電源的自供電系統，具有成本低、質量輕、材料選擇廣、低頻下轉換效率高等優勢。然而，高濕環境中水分子形成的導電通路引起的表面電荷耗散，顯著降低TENG的輸出性能，從而影響其能量收集和長期穩定運行。課題組前期通過電荷快速積累技術(Advanced Energy Materials, 2021, 2100050)及雙電容增強技術(Advanced Energy Materials, 2021, 2101958)，已顯著提升TENG高濕環境下輸出性能。但環境濕度對TENG表面電荷的影響機制尚不清楚。因此，需要一種有效的策略來提高TENG在高濕環境下的輸出性能，并進一步研究高濕環境下表面電荷的衰減機理。
近日，中國科學院北京納米能源與系統研究所王杰研究員與王中林院士領導的科研團隊提出通過介電材料選擇和表面電荷工程，提出了一種新型抗高濕度TENG。以接觸-分離模式TENG為測量工具，系統地研究了相對濕度對常用介電材料表面電荷衰減的影響。結果表明，介電材料表面剩余電荷量隨介電材料疏水性的增加而增加，高濕環境下更為明顯。此外，表面電荷的衰減與電荷種類有關，濕度條件下離子電荷比電子電荷更穩定。通過耦合高疏水介電材料聚四氟乙烯和離子注入法，TENG在90%相對濕度的極端環境下連續運行50000次，仍保持了高達91%的輸出性能。
展開 華南理工大學海洋工程材料團隊：流水不腐，戶樞不蠹—動態表面與海洋防污
海洋微生物、動植物在海洋設施表面的粘附、生長形成海洋生物污損，它給海洋工業和海洋工程裝備帶來嚴重影響。海洋防污是一個與能源、環境、國防等國家重大戰略需求相關的課題。由于海洋環境的復雜性和污損生物的多樣性，海洋生物污損的防治一直是一個國際性難題。
華南理工大學海洋工程材料團隊面向國家海洋經濟戰略需要，針對海洋工程裝備和船舶在海洋環境下的腐蝕和生物污損問題，長期從事海洋防護高分子材料的基礎及應用研究。最近，該團隊應Soft Matter期刊邀請在“2019 新興科學家專刊”撰寫綜述論文“Dynamic surface antifouling: mechanism and systems”，該論文以Back Cover形式被亮點報道(第一作者為謝慶宜博士，通訊作者為馬春風教授和張廣照教授)。該綜述系統總結了團隊過去十余年在海洋防污領域的工作，重點介紹了他們在國際上最早提出的“動態表面防污”理論 (Dynamic Surface Antifouling, DSA)，即不斷變化的表面可有效抑制污損生物的粘附。該策略與呂氏春秋中 “流水不腐 ,戶樞不蠹”有著相近的內涵。
圖1. 動態表面防污策略示意圖
該綜述還詳細介紹了團隊基于“動態表面防污”策略發展的系列生物降解高分子基防污材料，包括聚酯-聚氨酯、改性聚酯以及聚（酯-丙烯酸酯）等。該系列材料具有獨特的主鏈降解性，在海水中能形成不斷變化的動態表面，避免污損生物附著的同時，使防污劑緩慢釋放，實現協同、長效防污。此外，該材料降解產物為無毒的小分子，可避免海洋微塑料污染。該體系具有環境生態友好、動靜態防污性能優異等優勢，是對傳統防污材料的重要革新。
圖2.
展開 具有合理表面工程的分級中空-微球金屬-硒化物@碳復合材料用于高級鈉儲存
【引言】
由于鈉離子半徑較大(102 pm)的限制，傳統的電極材料在鈉離子電池(SIBs)中表現出緩慢的動力學特性。提高動力學，包括快速離子穿梭和高離子存儲能力，是進一步推進實際應用的迫切要求。從根本上說，探索合適的電極是一種重要的方法。與插入型材料的低Na存儲容量和合金型材料的大體積膨脹相比，轉換型材料顯示出了作為SIBs負極的潛力。過渡金屬二硫族化合物作為以轉化反應為基礎的主要成分，引發了大量的活性。屬于VI族的硒化物具有較高的動力學（1×10-5 Sm-1）和較弱的電負性（2.4）。結構工程和碳引入被認為是增加活性位點和減輕體積變化的經典操作方法。此外，碳的摻入被用作另一種有效的方式，這可以促進體積變化的適應，副產物的捕獲等。
【成果簡介】
近日，在中南大學紀效波教授團隊（通訊作者）帶領下，與河南工業大學合作，利用柯爾克達爾效應的熱硒化，成功地從Ni-Pr/PPy的自組裝中獲得了由碳約束的NiSe2微球。衍生的分層中空結構增加了鈉存儲的活性缺陷，而現有的雙N摻雜碳層明顯減輕了體積膨脹。結果，它顯示了超快的倍率性能，即使在10.0 A g-1下3000次循環后也能提供374 mAh g-1的穩定容量。這些顯著的結果可歸因于NiSe2和碳膜界面上的Ni-O-C鍵，這導致離子的更快轉移，聚硒化物的有效捕獲和高度可逆的轉化反應。循環伏安法（CV）動力學分析表明，電化學過程主要由贗電容行為決定。在電化學阻抗譜（EIS）的支持下，證實固體電解質界面膜在循環期間可逆地形成/分解。
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模具的表面處理－－神奇的表面工程
神奇的表面工程1版主強烈推薦！相當的不錯用最通俗的語言闡述了模具的表面處理的各種方法！
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展開 金剛石磨粒壓入硬脆材料的微秒間，硬脆材料表面的材料飛濺情況
金剛石磨粒壓入硬脆材料的微秒間，硬脆材料表面的材料飛濺情況
2023深圳國際汽車表面工程及防腐蝕技術展覽會
電鍍工藝及鍍液:電鍍、電刷鍍、化學鍍、金屬及合金電鍍、真空電鍍、非導電體金屬化、塑膠電鍍、電子成型、浸漬電鍍、滾桶電鍍、電鍍助劑、中間體、鍍鉻、鍍銅、鍍金、鍍鉑、鍍銀、鍍錫、 銅及錫一銅、鍍錫一鎳、鍍鋅、鍍鋅合金；
涂料油墨及原材料：不粘涂料、紫外線固化涂料、重防腐涂料、粉末涂料、各類功能性涂料、自然/合成樹脂及中間體，顏料、填充劑、催干劑，功能材料助劑，油墨，納米技術，增稠劑、表面活性劑、顏料分散劑、乳化劑等；
熱噴涂技術及設備：等離子、電弧、火焰、陶瓷棒噴涂、噴焊；激光重熔、噴砂、機器人等設備及技術；
控制分析及測量儀器:厚度測量、硬度測量、粘度測量、腐蝕測量、酸堿度測量、表面張力測量、腐蝕監督儀器、試驗裝置、設備、顏色測試等；
防腐蝕技術、原材料及設備：耐蝕耐磨金屬和合金及加工設備；耐蝕工程塑料、緩蝕劑、除垢劑；樹脂 、玻璃鋼等加工設備及其制品；其他無機材料及制品; 儲槽、冷卻塔、熱交換器、反應釜、泵、閥 、管道及管配件；犧牲陽極、惰性陽極、電位控制保護電源；腐蝕監測檢測儀器、試驗裝置、設備 、顏色測試；聚氨酯噴涂設備，聚氨酯保溫防腐噴涂設備、聚脲噴涂設備;防腐工程施工技術、設備等。
展開 材料的表面處理工藝詳解，直觀易懂！
表面處理是在基體材料表面上人工形成一層與基體的機械、物理和化學性能不同的表層的工藝方法。
表面處理的目的是滿足產品的耐蝕性、耐磨性、裝飾或其他特種功能要求。我們比較常用的表面處理方法是，機械打磨、化學處理、表面熱處理、噴涂表面，表面處理就是對工件表面進行清潔、清掃、去毛刺、去油污、去氧化皮等。今天我們就來了解下表面處理工藝。
常用表面處理的工藝有：
真空電鍍、電鍍工藝、陽極氧化、電解拋光、移印工藝、鍍鋅工藝、粉末噴涂、水轉印、絲網印刷、電泳等。
01.真空電鍍
—— Vacuum Metalizing ——
真空電鍍是一種物理沉積現象。即在真空狀態下注入氬氣，氬氣撞擊靶材，靶材分離成分子被導電的貨品吸附形成一層均勻光滑的仿金屬表面層。
適用材料：
1、很多材料可以進行真空電鍍，包括金屬，軟硬塑料，復合材料，陶瓷和玻璃。其中最常見用于電鍍表面處理的是鋁材，其次是銀和銅。
2、自然材料不適合進行真空電鍍處理，因為自然材料本身的水分會影響真空環境。
工藝成本：真空電鍍過程中，工件需要噴涂，裝載，卸載和再噴涂，所以人力成本相當高，但是也取決于工件的復雜度和數量。
環境影響：真空電鍍對環境污染很小，類似于噴涂對環境的影響。
02.電解拋光
—— Electropolishing ——
電拋光是一種電化學過程，其中浸沒在電解質中的工件的原子轉化成離子，并由于電流的通過而從表面移除，從而達到工件表面除去細微毛刺和光亮度增大的效果。
展開 鈑金件常用材料，表面處理及缺陷總結
1.紫銅(含Cu 99.5%以上)
材料強度低，塑性好；極好導電性，導熱性，耐蝕性；用于電線、電纜、導電設備上。
2.黃銅
銅鋅合金，機械性能同含鋅量有關；一般鋅量不超過50%。
特點：延展性，沖壓性好，運用于電鍍，對海水及大氣腐蝕有好的抗力。但本體容易發生局部腐蝕。
3. 青銅
銅錫合金為主的一類銅基合金金屬統稱。
特點：比純銅及黃銅有更好的耐磨性：加工性好，耐腐蝕。
4. 鈹銅
含鈹(Be)的銅合金；
特點：高的強度、硬度、彈性、耐磨性；高的導電性、導熱性、耐寒性；無鐵磁性。
用途：電磁屏蔽材料較多；
此外，鋁合金也會使用。
二 鈑金常用的表面處理
1、電鍍
利用電解作用在機械制品上沉積出附著良好的、是性能基體材料不同的金屬覆層的技術。電鍍層比熱浸層均勻，一般都較薄，從幾個微米到幾十微米不等。通過電鍍，可以在機械制品上獲得裝飾保護性和各種功能性的表面層，還可以修復磨損和加工失誤的工件。此外，依各種電鍍需求還有不同的作用。舉例如下：
1）鍍銅：打底用，增進電鍍層附著能力，及抗蝕能力。
2）鍍鎳：打底用或做外觀，增進抗蝕能力及耐磨能力，(其中化學鎳為現代工藝中耐磨能力超過鍍鉻)。
3）鍍金：改善導電接觸阻抗，增進信號傳輸。
4）鍍鈀鎳：改善導電接觸阻抗，增進信號傳輸，耐磨性高于金。
5）鍍錫鉛：增進焊接能力，快被其他替物取代(因含鉛現大部分改為鍍亮錫及霧錫)。
2、噴粉
1）一次涂裝可以得到較厚的涂層，例如涂覆100～300μm的涂層，用一般普通的溶劑涂料，約需涂覆4～6次，而用粉末涂料則一次就可以達到該厚度。涂層的耐腐性能很好。
2）粉末涂料不含溶劑，無三廢公害，改善了勞動衛生條件。
展開 彈性體材料注塑表面問題缺陷及解決方法
原因：與無機材料和金屬材料相比，高分子材料的耐熱、耐紫外線性較差引起制品老化。多數制品因老化而使其機械特性明顯降低，外觀質量變差。
解決方案：通過配合耐熱、耐候性等穩定劑，通過添加紫外線吸收劑、光穩定劑的方法，在一定程度上可以抑制老化現象的產生。與注射成型有關的問題及其對策。
4、氣孔：在成型品中出現凹孔現象，主要是成型品在模具內的冷卻過程中因收縮而引起的。除要求材料必須充滿模腔外，快速冷卻也是十分必要的。具體地來講，就是提高保壓（二次壓力），降低樹脂和模具的設定溫度。
另外，對成型品的形狀也有很大的依賴性。由于在厚的部位極易出現氣孔，所以對這樣的制品來說， 應采用在其周圍設有注膠口或流膠道那樣的模型設計。
5、毛邊：這是樹脂從模腔溢出造成的。對橡膠的注射成型來講，出現毛邊是正常的，但對樹脂或熱 塑性彈性體是不正常的。
其理由是：
與橡膠膠料相比，熔融的樹脂或熱塑性彈性體的流動性較高，注射壓力也比較低；
與模具接觸、冷卻，在瞬間即可固化、終止流動。因此，樹脂或熱塑性彈性體通常是不易出現毛邊的現象。
作為對策，首先必須降低填充量、降低保壓和縮短保壓時間。另外，對尺寸精度差、分型面有間隙的模具 來講，其修理是非常必要的。在成型品投影面積大，合模力相對低于注射壓力的場合，有時也會出現毛邊，因此必須使用更大的成型機。
6、流動痕跡：在成型品表面出現光澤不同的條紋現象。
一般來講，在樹脂的注射成型中有：
間隔窄的記錄條紋狀；
在成型品表面上下出現同位相的比較寬的間隔條紋狀；
在成型品表面上下出現異位相的比較窄的間隔條紋狀三種類型。
展開 材料表面分析技術
表面分析是對固體表面或界面上只有幾個原子層厚的薄層進行組分、結構和能態等分析的材料物理試驗。也是一種利用分析手段，揭示材料及其制品的表面形貌、成分、結構或狀態的技術。今天我們一起來看看材料的表面分析技術。
鈑金件常用材料，表面處理及缺陷總結
1.紫銅(含Cu 99.5%以上)
材料強度低，塑性好；極好導電性，導熱性，耐蝕性；用于電線、電纜、導電設備上。
2.黃銅
銅鋅合金，機械性能同含鋅量有關；一般鋅量不超過50%。
特點：延展性，沖壓性好，運用于電鍍，對海水及大氣腐蝕有好的抗力。但本體容易發生局部腐蝕。
3. 青銅
銅錫合金為主的一類銅基合金金屬統稱。
特點：比純銅及黃銅有更好的耐磨性：加工性好，耐腐蝕。
4. 鈹銅
含鈹(Be)的銅合金；
特點：高的強度、硬度、彈性、耐磨性；高的導電性、導熱性、耐寒性；無鐵磁性。
用途：電磁屏蔽材料較多；
此外，鋁合金也會使用。
二 鈑金常用的表面處理
1、電鍍
利用電解作用在機械制品上沉積出附著良好的、是性能基體材料不同的金屬覆層的技術。電鍍層比熱浸層均勻，一般都較薄，從幾個微米到幾十微米不等。通過電鍍，可以在機械制品上獲得裝飾保護性和各種功能性的表面層，還可以修復磨損和加工失誤的工件。此外，依各種電鍍需求還有不同的作用。舉例如下：
1）鍍銅：打底用，增進電鍍層附著能力，及抗蝕能力。
2）鍍鎳：打底用或做外觀，增進抗蝕能力及耐磨能力，(其中化學鎳為現代工藝中耐磨能力超過鍍鉻)。
3）鍍金：改善導電接觸阻抗，增進信號傳輸。
4）鍍鈀鎳：改善導電接觸阻抗，增進信號傳輸，耐磨性高于金。
5）鍍錫鉛：增進焊接能力，快被其他替物取代(因含鉛現大部分改為鍍亮錫及霧錫)。
2、噴粉
1）一次涂裝可以得到較厚的涂層，例如涂覆100～300μm的涂層，用一般普通的溶劑涂料，約需涂覆4～6次，而用粉末涂料則一次就可以達到該厚度。涂層的耐腐性能很好。
2）粉末涂料不含溶劑，無三廢公害，改善了勞動衛生條件。
展開 【專業積累】材料的表面處理工藝詳解，直觀易懂！
表面處理是在基體材料表面上人工形成一層與基體的機械、物理和化學性能不同的表層的工藝方法。
表面處理的目的是滿足產品的耐蝕性、耐磨性、裝飾或其他特種功能要求。我們比較常用的表面處理方法是，機械打磨、化學處理、表面熱處理、噴涂表面，表面處理就是對工件表面進行清潔、清掃、去毛刺、去油污、去氧化皮等。今天我們就來了解下表面處理工藝。
常用表面處理的工藝有：
真空電鍍、電鍍工藝、陽極氧化、電解拋光、移印工藝、鍍鋅工藝、粉末噴涂、水轉印、絲網印刷、電泳等。
01.真空電鍍
—— Vacuum Metalizing ——
真空電鍍是一種物理沉積現象。即在真空狀態下注入氬氣，氬氣撞擊靶材，靶材分離成分子被導電的貨品吸附形成一層均勻光滑的仿金屬表面層。
適用材料：
1、很多材料可以進行真空電鍍，包括金屬，軟硬塑料，復合材料，陶瓷和玻璃。其中最常見用于電鍍表面處理的是鋁材，其次是銀和銅。
2、自然材料不適合進行真空電鍍處理，因為自然材料本身的水分會影響真空環境。
工藝成本：真空電鍍過程中，工件需要噴涂，裝載，卸載和再噴涂，所以人力成本相當高，但是也取決于工件的復雜度和數量。
環境影響：真空電鍍對環境污染很小，類似于噴涂對環境的影響。
展開 電子設備金屬材料及表面處理
結構設計
電子設備金屬材料及表面處理工藝規范.doc
creo2.0安裝方法.doc
【專業知識】鈑金件常用材料，表面處理及缺陷總結
彈簧鋼
中碳鋼含錳(Mn)、鉻(Cr)、硅(Si)等合金鋼；
特性：材料可以產生很大彈性變形，利用彈性變形來吸收沖擊或減震，亦可儲存能量使機件完成動作。（我們推薦你關注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業信息）
五. 銅及銅合金
特點：導電、導熱、耐蝕性好，光澤度好，塑性加工容易，易于電鍍、涂裝。
1.紫銅(含Cu 99.5%以上)
材料強度低，塑性好；極好導電性，導熱性，耐蝕性；用于電線、電纜、導電設備上。
2.黃銅
銅鋅合金，機械性能同含鋅量有關；一般鋅量不超過50%。
特點：延展性，沖壓性好，運用于電鍍，對海水及大氣腐蝕有好的抗力。但本體容易發生局部腐蝕。
3. 青銅
銅錫合金為主的一類銅基合金金屬統稱。
特點：比純銅及黃銅有更好的耐磨性：加工性好，耐腐蝕。
4. 鈹銅
含鈹(Be)的銅合金；
特點：高的強度、硬度、彈性、耐磨性；高的導電性、導熱性、耐寒性；無鐵磁性。
用途：電磁屏蔽材料較多；
此外，鋁合金也會使用。
二 鈑金常用的表面處理
1、電鍍
利用電解作用在機械制品上沉積出附著良好的、是性能基體材料不同的金屬覆層的技術。電鍍層比熱浸層均勻，一般都較薄，從幾個微米到幾十微米不等。通過電鍍，可以在機械制品上獲得裝飾保護性和各種功能性的表面層，還可以修復磨損和加工失誤的工件。此外，依各種電鍍需求還有不同的作用。舉例如下：
1）鍍銅：打底用，增進電鍍層附著能力，及抗蝕能力。
2）鍍鎳：打底用或做外觀，增進抗蝕能力及耐磨能力，(其中化學鎳為現代工藝中耐磨能力超過鍍鉻)。
3）鍍金：改善導電接觸阻抗，增進信號傳輸。
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