近期,省部共建有色金屬先進加工與再利用國家重點實驗室異種金屬連接團隊林巧力、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。蘭州理工大學材料科學與工程學院為第一完成單位,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和工程領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用價值。當涉及到工程應(yīng)用時,表面自由能的實驗測定是至關(guān)重要的。然而,對于高能表面的實驗測定,并不存在一種通用、可靠和方便的測量方法。在這項工作中,我們對已有的固體表面自由能實驗測定技術(shù)進行了批判性的綜述,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)尺寸的準確性、尺度效應(yīng)、氣氛等因素的強烈影響。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,這項綜述強調(diào)了固體表面自由能實驗測定的挑戰(zhàn)性,但同時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)努力研究并改進這些方法,以實現(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驗方法,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。
該項工作是異質(zhì)材料連接團隊繼發(fā)表在, , , 等國際頂級期刊后的又一最新成果,同時該項工作還得到了國家自然科學基金(No. 52165044)經(jīng)費的支持。