特种材料表面微观结构的加工工艺及环境降解机理

我们希望通过本专刊收集到有关特种材料表面微观结构加工技术与其环境退化机理方面的最新研究成果，让本专刊可以成为一个在微纳制造技术领域交流思想、传递理念以及共同学习发展的平台。

我们希望可以实现将微纳结构制造技术应用于航空发动机叶片、水下螺旋桨、大型运载或加工设备主体与零部件表面，并服役。在特种材料表面微纳结构加工技术的研发过程中进一步注重加工效率、大面积加工表面完整性和复杂曲面表面的微纳织构工艺。在微纳结构表面性能的研究中考虑工件与微纳结构在高温、高载荷、高腐蚀性服役环境中的退化机理。此外还希望通过大数据与深度学习等算法实现设计加工智能化。

该研究领域的重要性

微纳制造是新兴产业发展的重大关键技术之一，在通讯电子、航空航天等行业有着极其重要的应用。材料表面的功能性微结构为降低能源消耗、提高服役性能等提供了新思路。材料表面微纳结构的环境退化机理是影响其使用寿命与服役性能的重要因素，本研究对于微纳结构加工技术和功能结构表面的推广与应用至关重要。

在航天发动机叶片、水下螺旋桨叶片加工过程中在其表面构筑微纳结构对减租、降噪性能提升效果显著。控制特种材料表面微观结构加工技术的精度、提升加工效率、强化微纳结构表面抗环境退化能力对于提升大型交通工具的速度与安全可靠性具有非常重要的意义。

该研究领域的前沿趋势

随着基础研究的突破，微纳制造技术逐渐应用到电子芯片、火箭导流罩、发动机叶片、舰船螺旋桨等重大装备零部件中，对于提升信息流通、减阻降噪、减摩耐磨等特性起到了显著的作用。但是，大面积表面微纳结构加工技术的精度和效率难以得到保证。此外，由于上述关键零部件长期服役在高温、高压、高转速等极端条件下，极易造成表面微结构的性能失效。以上因素限制了微纳结构表面的应用。

在特种材料表面微纳结构制造技术方面，要通过设备升级，工艺优化设计，实现高效率、高精度、高表面完整性。在微纳结构功能表面的服役性能研究时，考虑材料的环境退化机理，提升工件使用寿命，降低材料损耗。

来源：Frontiers开放科学平台