中國粉體網(wǎng)訊 近日，四川大學余德平教授團隊采用中性環(huán)保拋光液實現(xiàn)TC4合金化學機械拋光的近原子級制造。該成果發(fā)表在期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》上。
來源：Jinwei Liu, et al. Close-to-Atomic Precision Surface Achieved through a Neutral and Eco-friendly Slurry in Chemical Mechanical Polishing of TC4 Alloy.
原子級制造是指將能量作用于原子，通過原子級材料的可控去除或者原子/分子級結構的大規(guī)模操控及組裝,實現(xiàn)產(chǎn)品性能與功能躍遷的前沿制造技術，是繼微納制造之后新的使能技術，代表著人類對物質(zhì)世界認知和制造能力發(fā)展的新階段，對支撐國家重大戰(zhàn)略需求乃至促進未來新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革發(fā)展具有重大意義。
來源：雒建斌等，原子級制造的關鍵基礎科學問題.
鈦合金因其優(yōu)異的材料性能而被廣泛應用于航空航天、生物醫(yī)學和新能源產(chǎn)業(yè)。例如，在生物醫(yī)學領域，成骨植入物的表面越光滑，其疲勞壽命就越長。然而，鈦合金在加工過程中面臨著典型的挑戰(zhàn)。它的一些材料特性，如低導熱性和高化學活性，不利于傳統(tǒng)的機械加工，導致加工過程中鈦合金表面極易出現(xiàn)加工缺陷。
原子級和近原子級制造是提高鈦合金組件運行性能的先進方法�；瘜W機械拋光因具有低去除能量閾值和低接觸壓力的特點，是有望實現(xiàn)鈦合金表面原子級制造的一種前沿技術。但，盡管化學機械拋光是目前實現(xiàn)原子層拋光最有效的技術之一，在鈦合金CMP中，還缺乏一種能夠產(chǎn)生超光滑和低損傷表面的中性和環(huán)境可持續(xù)漿料。
此研究提出了一種由H2O2和堿金屬離子組成的中性環(huán)保型研磨液，它不同于傳統(tǒng)TC4合金拋光中需要深度參與的H+、OH-或有害化學物質(zhì)。結果表明，堿金屬離子的動態(tài)離子半徑不斷減小，能顯著促進界面機械化學反應。因此，只需添加150 mmol/L K2SO4和10 wt % H2O2，就能獲得接近原子精度（Sa≤1 nm）的超光滑表面。
來源：Jinwei Liu, et al. Close-to-Atomic Precision Surface Achieved through a Neutral and Eco-friendly Slurry in Chemical Mechanical Polishing of TC4 Alloy.
H2O2的存在主要影響電化學行為，導致化學腐蝕增強。K2SO4會使電雙層的有效厚度降至0.56 nm。較薄的電雙層會放大化學腐蝕和機械磨損的作用。它們協(xié)同促進了滑動界面上機械化學反應的平衡。這種新型漿料對環(huán)境和人類以及鈦合金CMP工業(yè)都是非常理想的。
參考來源：
[1] 等離子體先進制造研究室
[2] 雒建斌等，原子級制造的關鍵基礎科學問題
[3] Jinwei Liu, et al. Close-to-Atomic Precision Surface Achieved through a Neutral and Eco-friendly Slurry in Chemical Mechanical Polishing of TC4 Alloy
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山林）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權告知刪除！
