近期,省部共建有色金屬先進(jìn)加工與再利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室異種金屬連接團(tuán)隊(duì)林巧力、曹睿教授聯(lián)合在國際權(quán)威期刊()發(fā)表了題為“Experimental determination of surface energy for high-energy surface: A review-高能表面表面能的測定”的綜述。蘭州理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院為第一完成單位,林巧力教授為通訊作者,碩士朱世榮為第一作者,博士謝凱斌為第二作者。
固體表面能在材料科學(xué)和工程領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)涉及到工程應(yīng)用時(shí),表面自由能的實(shí)驗(yàn)測定是至關(guān)重要的。然而,對于高能表面的實(shí)驗(yàn)測定,并不存在一種通用、可靠和方便的測量方法。在這項(xiàng)工作中,我們對已有的固體表面自由能實(shí)驗(yàn)測定技術(shù)進(jìn)行了批判性的綜述,包括間接方法(4種)和直接方法(3種)。在間接方法中,多相平衡技術(shù)和從晶體平衡形狀的測定方法需要明確的界面鍵合特性;臨界表面自由能技術(shù)并不滿足Zisman假設(shè)的固-液界面張力為零(或接近于零),而由經(jīng)驗(yàn)公式擬合的參數(shù)不能有明確定義的物理意義;基于液態(tài)表面張力的推導(dǎo)只能得到接近熔點(diǎn)附近的固相表面能,并且僅限于元素金屬表面能的預(yù)測。在直接測定方法中,除零蠕變法外,都是基于廣義的測定技術(shù)。所有測定結(jié)果都受到顆粒(晶粒)尺寸的準(zhǔn)確性、尺度效應(yīng)、氣氛等因素的強(qiáng)烈影響。這導(dǎo)致無論采用何種測定方法,誤差仍然很大,并且很難達(dá)到數(shù)據(jù)的一致性。所有方法在一定程度上都依賴于特定的假設(shè)或理論模型。
簡而言之,這項(xiàng)綜述強(qiáng)調(diào)了固體表面自由能實(shí)驗(yàn)測定的挑戰(zhàn)性,但同時(shí)也提醒我們不要忽視表面自由能的重要性。雖然目前沒有一種通用的方法來測量高能表面的表面自由能,所有確定的結(jié)果都受到顆粒(晶粒)尺寸精度、尺度效應(yīng)、氣氛等因素的強(qiáng)烈影響。這導(dǎo)致使用任何測定方法的誤差仍然巨大,并且很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致性。但是該領(lǐng)域的研究仍在不斷發(fā)展,可能會產(chǎn)生更可靠的方法。我們需要繼續(xù)努力研究并改進(jìn)這些方法,以實(shí)現(xiàn)表面自由能測定數(shù)據(jù)的一致性和精確性,從而更好地支持各種工程應(yīng)用的需要。通過這篇文章,您將了解到如何選擇最適合您的實(shí)驗(yàn)方法,以測定高能表面的表面能。這不僅可以讓研究者熟悉它們,也將為您的研究提供寶貴的指導(dǎo)和啟示。
該項(xiàng)工作是異質(zhì)材料連接團(tuán)隊(duì)繼發(fā)表在, , , 等國際頂級期刊后的又一最新成果,同時(shí)該項(xiàng)工作還得到了國家自然科學(xué)基金(No. 52165044)經(jīng)費(fèi)的支持。