（山东省莒南县第一中学 山东省日照市 276500）
摘要：最近几年，表面工程实现了自动化的发展，并且在诸多前沿领域得到了广泛的应用。本文从绿色、修复、环境、能源和医学等方面简要介绍了表面工程相关科学技术的发展情况，希望可以起到一定的借鉴作用。
关键词：表面工程；新能源；环保；免疫
引言
表面工程指的是，对金属或者是非金属的表面进行涂覆、改性以及其他复合处理等工作，从而改变其形态、结构、成分甚至性质，从而达到理想效果的工程。目前而言，表面工程已经实现了多个学科之间的交流和应用，成为了名副其实的综合性学科。
1.绿色节能方面
近年来，绿色环保型产品受到了人们广泛的欢迎，这也为表面工程在制造行业中的应用创造了条件。举个简单的例子，传统的电镀技术会产生较大的污染，比如一些灯具表面的镀层，当灯具损坏丢弃后，表面的镀层难以分解，会对环境造成二次污染。为了改善这种情况，表面工程中应用了绿色镀膜技术，这种技术能够简化镀膜的过程，并且把握镀膜的力度，保证表面薄膜的均匀[1]。另外，在汽车轮毂的表面以及精密仪器的表面，这种技术也得到了很好的应用，能够起到润滑的作用，并且隔离灰尘，同时不会产生噪音，极大了提高了设备的运行效率。一方面，绿色镀膜技术能够减少环境的污染，另一方面，绿色镀膜技术可以达到节能的效果。因为这种镀膜技术，会在金属器件的表面形成致密的薄膜，比如在发动机表面涂覆薄膜后，可以保证发动机散热均匀，提高运行效率。
2.修复强化方面
在修复金属结构和强化相关性能方面，表面工程主要应用的是纳米技术，比如将纳米颗粒放在电镀溶液中，形成均匀的混合物，之后将溶液均匀涂覆在金属表面，可以提高金属的韧性，而且这种金属的表面十分耐磨。可以说，通过纳米技术，首先将金属受损伤的部位进行初步修复，等到结构稳定后再进行后续的强化工作，而且当金属部件在高温的条件下运行时，纳米颗粒会进入金属内部，与金属形成一个统一的整体。经过这种技术处理后的金属表面，不仅光滑，还具有一定的强度，在轮船和坦克的制造中得到了广泛的应用。需要注意的是，纳米技术也可以用于制造相关的添加剂，比如常用的一些润滑油，长城润滑油、美孚润滑油，里面都有纳米添加剂，这样可以提升润滑的效果，而且在寒冷的季节，能够保证润滑油不出现凝结的情况，在零下30℃的天气下，依然能够正常使用。
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3.特殊环境方面
以空间环境为例，在真空中存在一定数量的原子氧（AO），会导致润滑材料的性能发生突变，为此研发出无机纳米复合膜、镍铜复合膜等材料，提高了润滑薄膜的性能。传统的采用PVD方法制成的三氧化二铝涂层，会产生一定的裂纹，而采用凝胶的方法，将聚硅氮烷进行氧化处理，形成二氧化硅，这样可以提高涂层的韧性，并且抵抗原子氧的侵蚀。同时，还可以采用凝胶技术制成聚酰亚胺材料，抗腐蚀性能也十分优良。另一种特殊环境的代表是核辐射环境，在高辐射的情况下，大部分润滑材料都失去了作用，为此研制出的聚酰亚胺固体润滑材料，能够在高温和高辐射的条件下，继续保持原状，目前这种材料已经在核反应堆的众多机械部件，比如齿轮、轴承、链条中得到了应用。
4.能源再生方面
能源再生主要涉及的是新能源，比如风能、太阳能、潮汐能等。近年来，太阳能光伏发电受到了人们广泛的关注，而其中关键技术就是薄膜太阳能电池技术。一般而言，太阳能薄膜的制备分为真空镀膜和非真空镀膜两种，由于真空镀膜成本较高，并且需要使用稀有元素，所以目前广泛使用的还是非真空镀膜的方法，这种方法需要解决如何实现大面积制备的问题。利用平板集热器，能够提高薄膜的透光率，并在太阳能真空集热管上涂覆具有选择吸收功能的玻璃外管，可以避免热量的损失。这里提一下燃料电池的交换膜，通过PVD技术，可以提高金属双极板的耐腐蚀性能，并且在双极板的表面形成了不同的结构。另外，应用湿法改性技术，比如利用酸性混合溶液的化学性质，对不锈钢或者是铝合金材料的表面进行改性，可以提高电池的耐腐蚀性[2]。
5.生物医学方面
正常情况下，如果将生物材料植入人体之后，会产生一定免疫反应，比如材料通过表面与体液、血红蛋白以及细胞发生反应，所以探索生物材料表面涂层相关的改进方法，是亟待解决的问题。近年来，通过分析生物响应机制，而研究出的生物材料微纳米有序结构，以及生物活性物质，在生物组织修复和再生的过程中发挥着重要的作用。在减少宿主免疫反应的前提下，在生物材料涂层添加一些具有生物活性的物质，比如碳酸钙、磷灰石等，可以延长材料的使用周期。另外，在一些人工关节表面制备一层类金刚石膜，可以预防细菌感染。
结论：综上所述，随着表面工程技术的不断改进和升级，其在各个领域都表现出了极大的优势，并且在提高工艺的水平、保证产品的质量以及解决能源的危机等方面都发挥着重要的作用。
参考文献：
[1]耿浩,李金华,刘宣勇.石墨烯在表面工程领域的研究进展[J].中国表面工程,2015,28(01):4-14.
[2]符永宏,康正阳.表面工程应用实例 [例42]激光表面微织构技术在机械工程领域的应用[J].中国表面工程,2015,28(05):2.
论文作者:邬国良
论文发表刊物:《科技研究》2018年11期
论文发表时间:2019/1/24
标签：表面论文; 材料论文; 表面工程论文; 技术论文; 薄膜论文; 金属论文; 生物论文; 《科技研究》2018年11期论文;