激光加工仿生超滑表面实现磁流体低粘附滑动发电及海洋金属耐腐蚀研究

针对海洋工程设施面临的高盐高湿腐蚀难题及传统防腐技术能源供给受限问题，本研究创新性地将仿生超滑表面技术与磁流体发电相结合，通过激光织构加工构建微纳结构并注入润滑液，制备出接触角>150°、滑动角<3°的超滑表面。该表面显著降低磁流体残留，利用波浪驱动实现连续发电，为阴极保护系统提供稳定电流，使金属腐蚀率降低50%以上，为海洋能源开发与金属防护提供了创新解决方案。

　　

海洋环境的高盐度和高湿度如同无形的"金属杀手"，每年导致大量工程设施提前退役。传统防腐技术虽能缓解腐蚀，却常受制于能源供给难题——就像给手机装了个耗电巨大的防护软件，电池却撑不过半天。更棘手的是，利用波浪驱动磁流体发电时，粘附在金属表面的磁流体会像"牛皮糖"一样越积越多，不仅降低发电效率，还会影响设备寿命。这种"既要马儿跑，又要马儿不吃草"的矛盾，成为海洋防腐领域亟待突破的瓶颈。

中国国家自然科学基金资助项目（51905082）支持下，研究人员独辟蹊径，从自然界中荷叶"出淤泥而不染"的特性获得灵感。通过精确控制的激光加工技术，在铝基表面雕刻出类似荷叶微结构的"沟壑纵横"纹理，再注入特殊润滑液，创造出接触角超过150°、滑动角小于3°的"超滑表面"。这种表面让磁流体变得像"跳跳球"一样难以停留，解决了传统表面因粘附导致的能量损耗问题。相关成果发表在《Surface and Coatings Technology》期刊。

研究采用三大关键技术：纳秒激光纹理加工构建分级微结构，接触角测量仪量化表面润湿性，电化学工作站评估防腐性能。实验选用1060铝板（0.3mm厚）为基底，通过优化激光扫描间距、速度等参数，在25mT磁场中使用200μL磁流体实现60mV电压输出。

【超滑表面与磁流体制备】部分显示，激光加工的微纳沟槽结构符合Cassie-Baxter模型，形成的"空气垫"效应使磁流体接触面积减少82%。【加工参数对发电影响】实验发现，当扫描间距为50μm、速度800mm/s时，表面残留量最低，发电效率提升3倍。【防腐性能验证】表明，该系统的阴极保护使Q235钢在海水中的腐蚀速率降低50%以上，且润滑油的流动性赋予表面自修复能力。

这项研究实现了"一石三鸟"的突破：首先，仿生超滑表面技术将磁流体残留降至传统表面的1/5；其次，波浪驱动的磁流体滑动发电系统可连续输出稳定电流；最重要的是，这种自供电防腐方案无需外部能源输入。就像给海洋设备装上了"永不断电的防护盾"，不仅解决了能源供给难题，其50%的防腐效率提升更为深远海开发提供了新思路。该技术有望应用于海洋浮标、钻井平台等设施，为"向海图强"战略提供关键技术支撑。