Functionalization of Metals by Hierarchical Surface Patterning
通过分层表面图案化实现金属功能化
基本信息
- 批准号:1266277
- 负责人:
- 金额:$ 23.13万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2013
- 资助国家:美国
- 起止时间:2013-07-01 至 2017-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This research is about understanding and controlling the functional properties (wetting, corrosion, and adhesion) of metals by surface patterning. The approach of this research will be to utilize viscous softening of amorphous metals to impart controlled topography (micro, nano, and hierarchical) for desirable functionality in metal components. The scientific objectives of this research are to 1) decouple the contribution of surface topography and chemistry and 2) to understand the effect of atomic structure (amorphous vs crystalline) on surface properties of metals. For objective 1, effect of systematic variation in topography on properties will be characterized without altering the surface chemistry of a metallic alloy. Objective 2 will involve fabrication of comparable surface topography from a metallic alloy in its amorphous and crystalline state. This will be achieved by crystallizing the patterned amorphous metal without significantly changing the surface pattern. The outcomes of these objectives will quantify the effect of topography, composition, and crystal structure on the functional properties of metallic alloys. If successful, the benefits of this research will include a new avenue for surface engineering of metals by patterning, which has been historically limited to polymers and semiconductors due to their advanced fabrication techniques. By integrating surface pattering and net-shaping, complex metals parts with desirable properties can be fabricated without additional functionalization steps. The multi-disciplinary research will provide a stimulating learning environment for the undergraduate and graduate students involved. Outreach activities will include demonstration of correlation between surface properties (hydrophobicity and adhesion) and topography (structure of lotus leaf and fibrillar adhesives) to promote K12 students? interest in the field engineering and science.
这项研究旨在通过表面图案来了解和控制金属的功能特性(润湿、腐蚀和粘附)。这项研究的方法是利用非晶态金属的粘性软化来赋予受控的形貌(微米、纳米和分层),以实现金属组件所需的功能。这项研究的科学目标是 1) 解耦表面形貌和化学的影响,2) 了解原子结构(非晶态与晶态)对金属表面特性的影响。对于目标 1,将在不改变金属合金表面化学的情况下表征形貌的系统变化对性能的影响。目标 2 将涉及用非晶态和晶态金属合金制造可比较的表面形貌。这将通过使图案化的非晶金属结晶而不显着改变表面图案来实现。这些目标的结果将量化形貌、成分和晶体结构对金属合金功能特性的影响。如果成功,这项研究的好处将包括通过图案化进行金属表面工程的新途径,由于其先进的制造技术,该技术历来仅限于聚合物和半导体。 通过集成表面图案和净成型,无需额外的功能化步骤即可制造具有所需性能的复杂金属零件。多学科研究将为参与的本科生和研究生提供一个刺激的学习环境。外展活动将包括展示表面特性(疏水性和粘合性)和形貌(荷叶和纤维状粘合剂的结构)之间的相关性,以促进 K12 学生的学习?对现场工程和科学感兴趣。
项目成果
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