中國粉體網訊 近日，四川大學余德平教授團隊采用中性環保拋光液實現TC4合金化學機械拋光的近原子級制造。該成果發表在期刊《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/分子級結構的大規模操控及組裝,實現產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，代表著人類對物質世界認知和制造能力發展的新階段，對支撐國家重大戰略需求乃至促進未來新一輪科技革命和產業變革發展具有重大意義。
來源：雒建斌等，原子級制造的關鍵基礎科學問題.
鈦合金因其優異的材料性能而被廣泛應用于航空航天、生物醫學和新能源產業。例如，在生物醫學領域，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。它的一些材料特性，如低導熱性和高化學活性，不利于傳統的機械加工，導致加工過程中鈦合金表面極易出現加工缺陷。
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。化學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，還缺乏一種能夠產生超光滑和低損傷表面的中性和環境可持續漿料。
此研究提出了一種由H2O2和堿金屬離子組成的中性環保型研磨液，它不同于傳統TC4合金拋光中需要深度參與的H+、OH-或有害化學物質。結果表明，堿金屬離子的動態離子半徑不斷減小，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。這種新型漿料對環境和人類以及鈦合金CMP工業都是非常理想的。
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
（中國粉體網編輯整理/山林）
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