随着注塑模具和注塑成型工艺的广泛应用，大大提高了生产效率和产品一致性，我们开始越来越多接触到纳米注塑成型 NMT和聚合物/金属杂化（PMH）复合材料，因此有必要引进这么一篇研究文章科普一下，希望有所帮助。

抽象的概念

随着纳米成型技术（NMT）的发展，聚合物/ 金属杂化（PMH）复合材料在汽车、飞机和船舶等行业取得了长足的进步。键合结构和键合强度是决定PMH应用的关键因素。本工作采用NMT 制备了含聚苯硫醚（PPS）和铝合金的PMH，并对铝合金的表面处理和PMH的键合机理进行了研究。

结果表明，金属和聚合物之间的结合强度依赖于金属表面的孔隙结构，这可以通过改变阳极氧化电压和时间来控制。其中铝板在 15 V 下阳极氧化 6 小时的 PMH 达到了 1,543 N 的最佳结合强度。形貌分析表明，PPS与Al 板的界面形成锚栓结构，将聚合物与金属紧密结合。此外，衰减全反射 (ATR) 红外光谱证实了 PPS 和 Al 之间的化学相互作用，这表明物理和化学效应都有助于 PMH 的结合强度。这种 PMH 具有巨大的潜力，可以替代传统的纯金属部件，特别是汽车、电子产品和家具的包装材料。

这表明物理和化学效应都有助于 PMH 的结合强度。这种 PMH 具有巨大的潜力，可以替代传统的纯金属部件，特别是汽车、电子产品和家具的包装材料。这表明物理和化学效应都有助于 PMH 的结合强度。这种 PMH 具有巨大的潜力，可以替代传统的纯金属部件，特别是汽车、电子产品和家具的包装材料。

1 简介

近年来，采用纳米成型技术（NMT）制造的金属树脂复合材料、聚合物金属杂化物（PMH）以其高强度、轻量化等优点在电子、汽车、航空航天等行业取得了长足的进步。

PMH 是指金属和树脂面对面结合并同步生成金属和聚合物相互渗透的边界的复合材料。对于金属和聚合物的结合，如果不进行粘合剂或表面处理，很难将它们粘合在一起，金属和树脂之间弱的界面相互作用力限制了此类复合材料的广泛应用。

NMT制备的PMH节省了粘合剂或表面处理的成本；然而，其结合强度难以增强或调整。此外，采用普通加工方法制备的PMH界面往往存在大量缺陷，如气泡、松动、贴合不良、热膨胀系数不匹配、老化、脱胶等，对其性能产生很大的负面影响。

对于金属和树脂两种材料之间的键合，其界面不会产生类似于金属间化合物的界面反应层，一般需要引入范德华力或静电力等分子间键合力才能达到键合效果。为使PMH的结合强度满足实际要求，聚合物基底增强、金属减法表面改性等取得了进展。通过阳极氧化对铜表面进行改性，然后用含有磷酸盐和磷酸二氢钠的水溶液作为腐蚀液进行处理，在铜上获得微纳米结构。在电压、处理时间、磷酸质量分数等优化条件下，铜表面比较光滑，孔隙率达到 25.77%。此外，在聚合物与金属之间引入化学相互作用是提高PMH结合强度的另一种方式，如金属银与咪唑的反应、硅烷偶联剂与不锈钢的偶联作用。

综上所述，界面结构是决定PMH机械强度的关键部分，大部分研究工作集中在金属基体的表面形貌和键合界面的微观形貌上。此外，加工方法包括超声波焊接、搭焊和射频溅射等。然而，改变处理方法既麻烦又昂贵。相反，改变材料本身的性能很容易实现，可以大大提高复合材料的界面结合强度。

大多数金属树脂复合材料以铝或铝合金为金属基体。铝表面处理工艺已有大量文献报道，其工艺和机理都非常成熟。铝表面纳米结构的制备方法可分为化学法和物理法。化学方法主要有电化学蚀刻和化学蚀刻，物理方法主要有激光蚀刻、阳极氧化、喷丸处理等机械加工方法。其中，由于工艺和结果的稳定性，阳极氧化是最流行的在铝表面产生孔隙的方法之一，并且用阳极氧化铝制造的PMH 的结合强度非常高，这使得阳极氧化铝在工业中得到广泛应用。 尽管如此，到目前为止，关于不同表面形貌的金属基材对铝基PMH结合强度影响的研究还很少。

因此，为了解决这一问题，本文采用电化学方法处理不同阳极氧化条件的铝合金基体，并采用NMT制备PMH。结果表明，阳极氧化电压和时间对铝的表面形貌有显着影响，从而导致不同的结合强度。通过调整阳极氧化条件，含有在 15 V 下阳极氧化 6 小时的 Al 基板的 PMH 达到 1,543 N 的结合强度。此外，还研究了Al与聚合物的界面结构和化学相互作用，结果表明聚合物与金属在界面处形成互穿结构，两者之间存在化学相互作用。物理结构和化学相互作用都有助于 PMH 的高结合强度。

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