隨著注塑模具和注塑成型工藝的廣泛應(yīng)用，大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品一致性，我們開(kāi)始越來(lái)越多接觸到納米注塑成型 NMT和聚合物/金屬雜化（PMH）復(fù)合材料，因此有必要引進(jìn)這么一篇研究文章科普一下，希望有所幫助。

抽象的概念

隨著納米成型技術(shù)（NMT）的發(fā)展，聚合物/ 金屬雜化（PMH）復(fù)合材料在汽車、飛機(jī)和船舶等行業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。鍵合結(jié)構(gòu)和鍵合強(qiáng)度是決定PMH應(yīng)用的關(guān)鍵因素。本工作采用NMT 制備了含聚苯硫醚（PPS）和鋁合金的PMH，并對(duì)鋁合金的表面處理和PMH的鍵合機(jī)理進(jìn)行了研究。

結(jié)果表明，金屬和聚合物之間的結(jié)合強(qiáng)度依賴于金屬表面的孔隙結(jié)構(gòu)，這可以通過(guò)改變陽(yáng)極氧化電壓和時(shí)間來(lái)控制。其中鋁板在 15 V 下陽(yáng)極氧化 6 小時(shí)的 PMH 達(dá)到了 1,543 N 的最佳結(jié)合強(qiáng)度。形貌分析表明，PPS與Al 板的界面形成錨栓結(jié)構(gòu)，將聚合物與金屬緊密結(jié)合。此外，衰減全反射 (ATR) 紅外光譜證實(shí)了 PPS 和 Al 之間的化學(xué)相互作用，這表明物理和化學(xué)效應(yīng)都有助于 PMH 的結(jié)合強(qiáng)度。這種 PMH 具有巨大的潛力，可以替代傳統(tǒng)的純金屬部件，特別是汽車、電子產(chǎn)品和家具的包裝材料。

這表明物理和化學(xué)效應(yīng)都有助于 PMH 的結(jié)合強(qiáng)度。這種 PMH 具有巨大的潛力，可以替代傳統(tǒng)的純金屬部件，特別是汽車、電子產(chǎn)品和家具的包裝材料。這表明物理和化學(xué)效應(yīng)都有助于 PMH 的結(jié)合強(qiáng)度。這種 PMH 具有巨大的潛力，可以替代傳統(tǒng)的純金屬部件，特別是汽車、電子產(chǎn)品和家具的包裝材料。

1 簡(jiǎn)介

近年來(lái)，采用納米成型技術(shù)（NMT）制造的金屬樹脂復(fù)合材料、聚合物金屬雜化物（PMH）以其高強(qiáng)度、輕量化等優(yōu)點(diǎn)在電子、汽車、航空航天等行業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

PMH 是指金屬和樹脂面對(duì)面結(jié)合并同步生成金屬和聚合物相互滲透的邊界的復(fù)合材料。對(duì)于金屬和聚合物的結(jié)合，如果不進(jìn)行粘合劑或表面處理，很難將它們粘合在一起，金屬和樹脂之間弱的界面相互作用力限制了此類復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用。

NMT制備的PMH節(jié)省了粘合劑或表面處理的成本；然而，其結(jié)合強(qiáng)度難以增強(qiáng)或調(diào)整。此外，采用普通加工方法制備的PMH界面往往存在大量缺陷，如氣泡、松動(dòng)、貼合不良、熱膨脹系數(shù)不匹配、老化、脫膠等，對(duì)其性能產(chǎn)生很大的負(fù)面影響。

對(duì)于金屬和樹脂兩種材料之間的鍵合，其界面不會(huì)產(chǎn)生類似于金屬間化合物的界面反應(yīng)層，一般需要引入范德華力或靜電力等分子間鍵合力才能達(dá)到鍵合效果。為使PMH的結(jié)合強(qiáng)度滿足實(shí)際要求，聚合物基底增強(qiáng)、金屬減法表面改性等取得了進(jìn)展。通過(guò)陽(yáng)極氧化對(duì)銅表面進(jìn)行改性，然后用含有磷酸鹽和磷酸二氫鈉的水溶液作為腐蝕液進(jìn)行處理，在銅上獲得微納米結(jié)構(gòu)。在電壓、處理時(shí)間、磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)等優(yōu)化條件下，銅表面比較光滑，孔隙率達(dá)到 25.77%。此外，在聚合物與金屬之間引入化學(xué)相互作用是提高PMH結(jié)合強(qiáng)度的另一種方式，如金屬銀與咪唑的反應(yīng)、硅烷偶聯(lián)劑與不銹鋼的偶聯(lián)作用。

綜上所述，界面結(jié)構(gòu)是決定PMH機(jī)械強(qiáng)度的關(guān)鍵部分，大部分研究工作集中在金屬基體的表面形貌和鍵合界面的微觀形貌上。此外，加工方法包括超聲波焊接、搭焊和射頻濺射等。然而，改變處理方法既麻煩又昂貴。相反，改變材料本身的性能很容易實(shí)現(xiàn)，可以大大提高復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度。

大多數(shù)金屬樹脂復(fù)合材料以鋁或鋁合金為金屬基體。鋁表面處理工藝已有大量文獻(xiàn)報(bào)道，其工藝和機(jī)理都非常成熟。鋁表面納米結(jié)構(gòu)的制備方法可分為化學(xué)法和物理法?；瘜W(xué)方法主要有電化學(xué)蝕刻和化學(xué)蝕刻，物理方法主要有激光蝕刻、陽(yáng)極氧化、噴丸處理等機(jī)械加工方法。其中，由于工藝和結(jié)果的穩(wěn)定性，陽(yáng)極氧化是最流行的在鋁表面產(chǎn)生孔隙的方法之一，并且用陽(yáng)極氧化鋁制造的PMH 的結(jié)合強(qiáng)度非常高，這使得陽(yáng)極氧化鋁在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。 盡管如此，到目前為止，關(guān)于不同表面形貌的金屬基材對(duì)鋁基PMH結(jié)合強(qiáng)度影響的研究還很少。

因此，為了解決這一問(wèn)題，本文采用電化學(xué)方法處理不同陽(yáng)極氧化條件的鋁合金基體，并采用NMT制備PMH。結(jié)果表明，陽(yáng)極氧化電壓和時(shí)間對(duì)鋁的表面形貌有顯著影響，從而導(dǎo)致不同的結(jié)合強(qiáng)度。通過(guò)調(diào)整陽(yáng)極氧化條件，含有在 15 V 下陽(yáng)極氧化 6 小時(shí)的 Al 基板的 PMH 達(dá)到 1,543 N 的結(jié)合強(qiáng)度。此外，還研究了Al與聚合物的界面結(jié)構(gòu)和化學(xué)相互作用，結(jié)果表明聚合物與金屬在界面處形成互穿結(jié)構(gòu)，兩者之間存在化學(xué)相互作用。物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)相互作用都有助于 PMH 的高結(jié)合強(qiáng)度。

【譯自：https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/ntrev-2022-0120/html】