深圳大学《中国科学:材料科学》封面论文!溶解制造多孔金属材料

深圳大学《中国科学:材料科学》封面论文!溶解制造多孔金属材料
封面

提高材料空间的利用率,有助于开发具有独特性能的新材料。多孔材料由于其比表面积大、比强度高、活性位点多等特点,近年来受到了各个领域研究人员的广泛关注。多孔材料如沸石、多孔有机聚合物以及金属有机框架已被报道并广泛用于传感器、电磁屏蔽、催化等领域。目前人们已经开发了多种方法来制备多孔金属材料,然而这些方法在制备多孔金属材料时存在着一些难题,如制备工艺的繁琐、成本消耗以及对环境污染等等。因此,开发一种绿色、便捷以及低成本的工艺方法用于制备多孔金属材料将具有强大的应用前景。

金属玻璃(又称非晶态合金)是一种由金属熔体通过快速凝固而制得的新型金属材料,具有类似塑料一样的独特热塑性,因此可将其作为一种“金属胶水”(Metallic Glue)与其他各种固态材料紧密粘接,从而实现成分-结构-性能的综合调控(Mater. Horiz., 2021,8, 1690)。基于“金属胶水”的概念,最近,来自深圳大学的研究人员提出了一种溶解制备多孔金属材料的技术方法。该研究成果以“Manufacture of porous metallic glass using dissolvable templates”为题以封面论文的形式在线发表于SCIENCE CHINA Materials。第一作者为硕士研究生傅佳男,通讯作者为深圳大学马将教授。

该研究得到了广东省基础与应用研究重大项目(2019B030302010)、国家自然科学基金(52122105, 51871157, 51971150)、国家重点研发计划项目(2018YFA0703604)等项目资助。

深圳大学《中国科学:材料科学》封面论文!溶解制造多孔金属材料
文章链接:https://doi.org/10.1007/s40843-022-2191-9

得益于金属玻璃在过冷液相区所具有的独特热塑成型能力,他们使用日常生活中常用的食盐与金属玻璃进行混合粘接,在热塑成型后将金属玻璃放置在水中溶解5 min便可以非常方便地制备多孔结构(视频1)。利用这一策略研究人员不仅在金属玻璃表面上成功地制备了孔径大小可以人为调整的无序多孔结构,而且还制备了形状规则的微纳阵列结构(图1)。

视频1. 溶解制造多孔金属材料
深圳大学《中国科学:材料科学》封面论文!溶解制造多孔金属材料
图1. 使用溶解制造获得的无序多孔结构和形状规则的微纳阵列结构

多孔结构的构筑使得该类材料具有重要的功能应用前景。以亲疏水性的调控为例,研究人员发现通过溶解制造制备得到的多孔金属玻璃,其多孔表面表现出疏水性(140°的水滴接触角)和亲油性(接近于0°的油滴接触角),并且多孔金属玻璃在强酸和强碱的环境中浸泡120小时后或者轻微磨损后,其水滴接触角和油滴接触角并不会发生明显的改变。这类疏水亲油的表面可在油水分离上具有一定的应用前景(视频2)。

视频2. 多孔金属玻璃用于油水分离
深圳大学《中国科学:材料科学》封面论文!溶解制造多孔金属材料
图2. 多孔金属玻璃的润湿性

此外,该策略还显示出优异的重复构造性能,研究人员利用这一性能在同一个金属玻璃表面上重复多次构造多孔结构, 并且发现每次重构的多孔结构的形态特征和功能特性与初次构造相比没有明显变化(图3)。

深圳大学《中国科学:材料科学》封面论文!溶解制造多孔金属材料
图3. 多孔金属材料的重复构造

本文转自微信公众号“材料科学与工程”

原创文章,作者:马将,如若转载,请注明出处:https://www.bmgforming.com/research-express/5998.html

发表评论

登录后才能评论