肖思明，郭勝鋒

（西南大學(xué)，重慶 400715）

在表面科學(xué)領(lǐng)域，對液體有極憎或極親特殊“情感”的現(xiàn)象稱為極端潤濕現(xiàn)象，這一現(xiàn)象廣泛存在于自然界中，如“出淤泥而不染”中具有“荷葉效應(yīng)”[1,2]的荷葉。液體（水、油等）在固體材料表面接觸角大于150°時，被稱為超疏液（水、油等）表面，接觸角接近于0°時，被稱為超親液（水、油等）表面。研究表明，超疏液表面在自清潔[3]、油水分離[4-6]、抗結(jié)冰[7]、增強金屬耐蝕性[8-10]等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景；超親液表面則在抗霧[11]、強化沸騰傳熱[12]等領(lǐng)域顯示出了巨大應(yīng)用潛力。近年來，人們致力于極端潤濕性材料特殊功能表面的制備，并取得了一系列重要進展。表1 總結(jié)了一些典型的極端潤濕性功能表面，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前，人們更多地選擇在高分子材料[21]和金屬材料[22]上制備極端潤濕性表面。盡管高分子材料具有比金屬材料更低的表面能，但在使用過程中很容易被機械磨損或磨損破壞?？紤]到極端潤濕性表面多服役于一些惡劣的環(huán)境之中，因此，發(fā)展兼具耐磨、耐蝕性的極端潤濕性金屬表面材料一直受到人們的關(guān)注。從表中也可以發(fā)現(xiàn)，許多材料表面同時存在多種極端潤濕性，如超疏水/超親油、超疏水/超疏油、超親油/超親水、水下超親水/超疏油等，這種多功能性表面同樣引起了人們的極大關(guān)注。極端潤濕性表面的研究與應(yīng)用變得越來越重要，甚至開始影響或改變?nèi)祟惿罘绞健?/p>

表1 多種極端潤濕性表面 Tab.1 A variety of extreme wettability surfaces

如上所說，相較于高分子材料以及一些無機非金屬材料，金屬材料具有較好的耐磨性、耐蝕性等優(yōu)點。而非晶合金作為一種新型亞穩(wěn)態(tài)金屬材料，與傳統(tǒng)金屬相比，又有更加獨特的性能（高強度、高硬度等）優(yōu)勢。Duwez[23]在1960 年報道了Au75Si25二元非晶合金，開創(chuàng)了非晶合金研究的新紀(jì)元。在過去的60年里，非晶合金發(fā)展迅速，科學(xué)工作者們開發(fā)了大量性能優(yōu)異的大尺寸塊體非晶合金體系[24-28]，極大地豐富了非晶合金的種類和應(yīng)用領(lǐng)域。由于非晶合金沒有晶界和位錯等傳統(tǒng)晶體缺陷，且短程和中程有序引起原子尺度結(jié)構(gòu)的不均勻，從而更容易構(gòu)筑微納米尺度的多級結(jié)構(gòu)，在納米尺度上仍能保持較好的機械性能[29]。另外，非晶合金在過冷液相區(qū)內(nèi)存在超塑性[30]，且可加工性好，相較于同組分晶態(tài)合金具有較低的表面能[31]，有望成為一種制備表面微納結(jié)構(gòu)的新型理想金屬材料。然而，當(dāng)前關(guān)于非晶合金表面極端潤濕性的研究十分匱乏，亟需深入系統(tǒng)地研究，拓展非晶合金的研究與應(yīng)用。本文分析了非晶合金表面極端潤濕行為的影響因素，提出了當(dāng)前研究的難點以及非晶合金表面極端潤濕性在未來的發(fā)展趨勢。

1 表面結(jié)構(gòu)對非晶合金疏液性的影響

研究表明，微納米級粗糙結(jié)構(gòu)和低表面能物質(zhì)是構(gòu)建超疏液表面的兩個重要條件[32]。圖1 為制備超疏液金屬表面的常見流程。首先選擇具有較低表面能的金屬基體，利用刻蝕法、沉積法、噴涂法、溶膠凝膠法等工藝手段[33-39]構(gòu)筑適當(dāng)?shù)拇植诮Y(jié)構(gòu)，然后利用低表面能化學(xué)物質(zhì)進行修飾。目前，這些方法廣泛應(yīng)用于金屬材料極端潤濕性表面的制備。而在非晶合金領(lǐng)域，更多地采用刻蝕法、微壓印技術(shù)等來直接改變表面形貌，這樣能更多地保留自身優(yōu)異的性能，如耐腐蝕性、高強度、高硬度等，通過激光刻蝕技術(shù)甚至還能保證合金表面的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)不受影響。

圖1 超疏液表面制備的常見方法 Fig.1 The common method for preparing the superhydrophobic surface

隨著對非晶合金表面性質(zhì)的深入研究，人們已經(jīng)成功地在部分非晶合金表面實現(xiàn)了超疏水特性。Zhao等[18]于2009 年首次報道了Ca65Li10Mg8.5Zn16.5超疏水非晶合金表面。通過對原始的CaLi 基非晶合金進行腐蝕，再經(jīng)十七氟癸基三甲氧基硅烷（FAS）進行修飾（圖2），發(fā)現(xiàn)水、油的接觸角分別為WCA=162°、OCA=156°，表明該表面為既超疏水又超疏油的多功能超雙疏表面。經(jīng)過測試，發(fā)現(xiàn)其耐蝕性也得到了提升。通過分析表面形貌，發(fā)現(xiàn)存在大量的珊瑚狀結(jié)構(gòu)，將一些金屬粉末放置于該表面，通過水滴的滾動能夠輕松帶走這些粉末，從而實現(xiàn)合金表面的自清潔。將合金在空氣中放置三個月后，合金表面仍然具有超疏水性，表現(xiàn)出較強的穩(wěn)定性。Liu 等[40]發(fā)現(xiàn)，在光滑的Ce65Al10Cu20Co5非晶合金表面（打磨拋光處理，圖3），其WCA=37°時，表現(xiàn)出一定的親水性。但在0.1 mol/L HCl 溶液中腐蝕，再經(jīng)過FAS 進行修飾之后，當(dāng)WCA=157°時，表現(xiàn)出超疏水性的同時，也出現(xiàn)了良好的自清潔性。高倍掃描電鏡圖像顯示，不同尺寸和形狀的微納結(jié)構(gòu)在合金表面形成了多孔形貌，隨機有序的微納米結(jié)構(gòu)相互連接，使得合金表面形成了一個類似網(wǎng)格的形態(tài)。

以上研究均表明，微納多級結(jié)構(gòu)對超疏液表面至關(guān)重要。為了更好地研究表面結(jié)構(gòu)對超疏液表面的影響，引入了表面粗糙度（Ra）[41]的概念。Xiao 等[42]通過分別調(diào)控腐蝕時間和腐蝕電流，對Zr55Cu30Ni5Al10非晶合金進行電化學(xué)腐蝕，而后利用硬脂酸修飾，得到了不同粗糙度的非晶合金表面。結(jié)果表明，當(dāng)腐蝕時間為50 min、腐蝕電流為50 mA 時，表面微納結(jié)構(gòu)分布最為均勻，如圖4a 所示。此時，在Zr 基非晶合金表面具有最好的超疏水性（WCA=169.6±1.7°，水滴的滾動角WSA=5°）以及超親油性（OCA=5°），如圖4b 所示。通過分析合金表面粗糙度可以看出，在Ra≈4.4 μm 時，接觸角最大，且接觸角隨著粗糙度的增加，呈現(xiàn)先增加而后減小的趨勢，見圖4c。分析認(rèn)為，Ra＜4.4 μm 時，粗糙度增加，表面的微納米結(jié)構(gòu)逐漸增多，這些結(jié)構(gòu)中會存在大量的空氣，阻礙液體進一步潤濕表面；Ra＞4.4 μm 時，粗糙度的增加會導(dǎo)致表面出現(xiàn)大量尺寸較大的微米結(jié)構(gòu)，增大固 液兩相之間的接觸面積，使液體更容易潤濕粗糙表面。通過比較腐蝕電流密度，發(fā)現(xiàn)超疏水/超親油非晶合金表面（1.14×10-8A/cm2）在3.5% NaCl 溶液中的耐蝕性比原始Zr 基非晶合金（4.50×10-8A/cm2）有了顯著的提升，如圖4d 所示。分析認(rèn)為，這主要得益于表面粗糙結(jié)構(gòu)和粗糙結(jié)構(gòu)中存在的空氣，減少了腐蝕介質(zhì)與合金表面的接觸，增大了腐蝕粒子侵入基體表面的阻力。

圖2 CaLi 基非晶合金表面SEM 形貌[18] Fig.2 SEM images of the CaLi-based amorphous alloy surface[18]

圖3 Ce 基非晶合金表面SEM 形貌[40] Fig.3 SEM images of the Ce-based amorphous alloy surface[40]

近年來，鐵基非晶涂層因其優(yōu)異的耐蝕耐磨性能而廣泛用于各種金屬表面的防護[43]。Zhang 等[44]采用熱噴涂技術(shù)在鋼鐵表面制備出了具有不同粗糙度的Fe48Mo14Cr15Y2C15B6非晶涂層，噴金處理并采用低表面能的C18H38S 修飾后，測得表面WCA≈160°，WSA≈9°，顯著提升了基體的耐蝕性和摩擦性能。同時對合金表面粗糙度進行了分析，在粗糙度約為9.4 μm時，比其余對照組表現(xiàn)出更好的疏水性，實現(xiàn)了非晶涂層表面超疏水性和自清潔效應(yīng)，如圖5a 所示。認(rèn)為相鄰?fù)蛊鸾Y(jié)構(gòu)之間的平均間距比（兩個連續(xù)凸起之間的平均距離d 與凸起的平均寬度w 之比）格外重要，隨著平均間距比的增加，液滴下面的空氣分?jǐn)?shù)也增加，使該Fe 基非晶涂層表面與液體的直接接觸面積減少，如圖5b、5c 所示。因此，當(dāng)Ra＜10 μm 時，CA 值增大；Ra＞10 μm 時，平均間距比（d/w）較小，界面接觸面積增加，使得CA 值減小，如圖5d 所示。

圖4 Zr 基非晶合金表面結(jié)構(gòu)對超疏液表面的影響[42] Fig.4 Effect of Zr-based amorphous alloy surface structure on super hydrophobic surface[42]: a) SEM image of Zr-based amorphous alloy surface after treatment; b) the contact angle (CA); c) the relationship between Zr-based surface roughness and the CA; d) the potentiodynamic polarization curves of original and superhydrophobic and superlipophilic Zr-based amorphous alloy in 3.5% NaCl solution

圖5 處理前后Fe 基非晶涂層粗糙度與CA 關(guān)系及形貌特征[44] Fig.5 Relationship between roughness and CA of Fe-based amorphous coating before and after treatment and morphological characteristics: a) relationship between roughness and CA[44]

以上研究均表明，表面粗糙結(jié)構(gòu)對非晶合金表面疏液性的影響顯著。通過這些方法構(gòu)筑的表面結(jié)構(gòu)均存在不可控性，在深入分析，尤其是定量研究合金表面結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、分布時，難度極大。Xia 等[45]利用非晶合金在過冷液態(tài)區(qū)具有超塑性的特點，通過在過冷液態(tài)區(qū)熱壓成型，制備了類似“蜂窩”的表面微米結(jié)構(gòu)（圖6a 蝕刻前形貌）。研究發(fā)現(xiàn)，水滴在其表面的接觸角為133.8°。隨后利用HF 對“蜂窩”表面進行了腐蝕，最終在Zr35Ti30Be26.75Cu8.25非晶合金表面成功構(gòu)筑了微納復(fù)合結(jié)構(gòu)（圖6a 蝕刻后形貌）。發(fā)現(xiàn)其表面接觸角約為152.7°，實現(xiàn)了表面的超疏水。此外還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)“蜂窩”中心間距小于155 μm時，該Zr 基非晶合金表面的接觸角隨“蜂窩”中心間距的增大而進一步增大，表現(xiàn)出從親水性到疏水性的轉(zhuǎn)變；當(dāng)中心間距超過155 μm 后，接觸角則會逐漸減小，如圖6b 所示。經(jīng)HF 酸腐蝕后，接觸角整體有所增加，這是由于合金表面微納結(jié)構(gòu)的影響。

圖6 Zr 基非晶合金蜂窩狀結(jié)構(gòu)表面及接觸角變化[45] Fig.6 Surface and contact angle changes of Zr-based amorphous alloy honeycomb structure: a) SEM images of micro-patterns; b) CA-pitch relationship between the micro and micro-nano surfaces after HF acid corrosion[45]

為更好地理解表面粗糙結(jié)構(gòu)對材料極端潤濕性的影響機理，分別對三種經(jīng)典的潤濕模型進行了分析。Young's 方程[46]如下：

式中：γSV、γSL、γLV分別表示固氣兩相界面張力、固液兩相界面張力、液氣兩相界面張力，θ 為表面本征接觸角（液體在光滑固體表面達(dá)到平衡時與固體的接觸角）[44]。Young's 方程僅適用于表面完全光滑的理想（組成均勻且絕對光滑）條件，是固體表面潤濕性研究的基礎(chǔ)，其原理如圖7a 所示。

然而，實際固體表面具有一定的粗糙度，關(guān)于表面粗糙結(jié)構(gòu)對疏液性能的影響機制，目前最被人們所接受的是Wenzel 狀態(tài)和Cassie-Baxter 狀態(tài)。Wenzel狀態(tài)認(rèn)為液體能完全潤濕粗糙固體表面，如圖7b 所示，液滴與固體表面的靜態(tài)接觸角滿足方程[47]：

式中：θW、θ、r 分別表示表觀接觸角（即粗糙表面接觸角）、本征接觸角（Young′s 方程計算的光滑固體表面接觸角）、固體表面的粗糙度因子（液體實際接觸固體表面的面積與在固體表面投影面積之比）[47]。根據(jù)方程可知，當(dāng)光滑固體表面為親液表面時，增大表面粗糙度，該表面會變得更親液；而當(dāng)光滑固體表面是疏液表面時，增大表面粗糙度，則會增加表面的疏液性。但是，從現(xiàn)有的研究可以看出，對于θ＜90°的固體表面，通過構(gòu)筑適當(dāng)?shù)拇植诮Y(jié)構(gòu)，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)表面超疏液，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是對親疏液分界線認(rèn)識的不足。有研究者認(rèn)為[48]，θ=65°才應(yīng)該是親疏液真正的分界線，當(dāng)θ≈65°～90°時，增加表面粗糙度有利于表面向超疏液方向發(fā)展。所以Wenzel理論同樣有其局限性，并且僅適用于均相粗糙表面，而對多相粗糙表面則無效，且不能解釋為何會產(chǎn)生滾動角極小的低粘附特性表面。

Cassie 和Baxte 在Wenzel 理論的基礎(chǔ)上做了進一步的研究，提出了“完全不潤濕模型”。認(rèn)為液體懸浮于粗糙結(jié)構(gòu)頂端（圖7c），在液體與固體表面之間存在部分空氣，形成固液和氣液兩種接觸狀態(tài)，阻礙了液滴在固體表面的浸潤，并提出了Cassie-Baxter方程[49]：

式中：fSL為液體直接與固體接觸的面積分?jǐn)?shù)。分析可知，適當(dāng)增大表面粗糙度可以增大液體與空氣的接觸面積，有利于提高材料表面的疏液性能。同時，還能有效地降低固體表面對液體的粘附力，進而成功地解釋了造成低粘附性表面滾動角小的原因。另外有研究者認(rèn)為[50]，當(dāng)外界壓力、溫度等改變時，可能改變液體在表面的接觸狀態(tài)，發(fā)生從Cassie-Baxter 狀態(tài)到Wenzel 狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。因此，這兩種模型之間可能還存在一個臨界狀態(tài)，能同時滿足上述兩種模型。

圖7 三種經(jīng)典潤濕模型[46-48] Fig.7 Three classic wetting models: a) Young′s equation; b) Wenzel status; c) Cassie-Baxter status

2 表面結(jié)構(gòu)對非晶合金親液性的影響

目前，對非晶合金超親液表面的研究相對較少，也缺乏較為系統(tǒng)的分析。傳統(tǒng)研究表明，超親液表面存在有限的細(xì)菌結(jié)合性，可以降低細(xì)菌的粘附率[51]?；趯Ψ蔷Ш辖鸺捌鋸?fù)合材料在生物醫(yī)用領(lǐng)域的探索，人們試圖制備兼具抗菌性[52]和良好生物相容性[53]的非晶合金表面。Wang 等[54]利用超快激光直寫技術(shù)，在保證非晶合金表面非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的前提下，通過控制激光能量密度，在Zr43.3Cu27.8Ni15.2Al9.1Ti4.6(V105S)非晶合金表面構(gòu)建了NPS（nanoparticle structure）和LIPSS（Laser-induced periodical surface structure）兩種表面結(jié)構(gòu)，如圖8a 所示。測得了不同結(jié)構(gòu)表面的接觸角：NPS 結(jié)構(gòu)的水接觸角為35.4°，正十六烷接觸角為5.2°；LIPSS 結(jié)構(gòu)的水接觸角為41.2°，正十六烷接觸角為9.3°。通過與只經(jīng)過拋光處理后的非晶合金表面接觸角（水為73.1°，正十六烷為17.3°）對比，發(fā)現(xiàn)該Zr 基非晶合金的親液性得到了明顯提升，如圖8b 所示。隨后采用大腸桿菌和金黃色葡萄球菌對非晶合金表面細(xì)菌粘附性進行了研究，結(jié)果表明， LIPSS 結(jié)構(gòu)的抗菌性較NPS 結(jié)構(gòu)更優(yōu)。故認(rèn)為這是納米結(jié)構(gòu)對細(xì)菌的影響，當(dāng)表面納米結(jié)構(gòu)的最大曲率半徑小于細(xì)菌最小曲率半徑時，相較于光滑表面，細(xì)菌與納米結(jié)構(gòu)表面的接觸狀態(tài)會得到改變。由于存在大量納米凸起結(jié)構(gòu)，對細(xì)菌起到支撐作用，導(dǎo)致了粘附面積減少。通過與超疏液表面對比，再次說明了表面結(jié)構(gòu)對非晶合金極端潤濕性的重要性。

Drelich 等[55]以超親水表面為例，通過分析Wenzel方程得出，當(dāng)θW接近0 時，r 與θ 則滿足：

如圖9a 所示，當(dāng)本征接觸角θ 較大時，需要較大的粗糙度因子才能制備超親水表面，大多數(shù)超親水現(xiàn)象存在于粗糙或多孔表面。Cassie-Baxter 方程表明，對于表面張力大的液體，表面結(jié)構(gòu)中的氣體會阻礙液體的潤濕，使材料表面變得更疏液；對于表面張力低的液體，則易產(chǎn)生毛細(xì)作用，使液體更容易潤濕。另外，Drelich 利用Cassie-Baxter 方程分析了水滴在固體表面的接觸角θ 和表面孔隙率Φ 的關(guān)系，并分析了θW為5°和10°時，θ 和Φ 的關(guān)系，如圖9b 所示。當(dāng)θ 一定時，需要更大的表面孔隙率，才能達(dá)到超親 水狀態(tài)；在θ＞25°～30°時，Φ 對潤濕性的影響更為明顯。這為發(fā)展超親液非晶合金表面提供了理論依據(jù)，有助于深入認(rèn)識超親液非晶合金表面的潤濕機理。

圖8 激光處理后非晶合金表面結(jié)構(gòu)及接觸角[54] Fig.8 Surface structure and contact angle of amorphous alloy after laser treatment[54]: a) morphologies of the femtosecond laser- nanostructured surface; b) contact angle under different treatment conditions

圖9 粗糙表面實現(xiàn)超親水的條件[55] Fig.9 Conditions required for super-hydrophilic rough surface[55]: a) the relationship between the minimum roughness factor and intrinsic contact angle; b) the relationship between minimum porosity and intrinsic contact angle

3 表面能/表面張力對非晶合金潤濕性的影響

液體在固體表面的潤濕行為，一定是針對液體和固體兩者而言的，固體表面能和液體表面張力均會對潤濕行為產(chǎn)生影響。固體表面能是指創(chuàng)造材料表面時，對分子間化學(xué)鍵破壞的度量，是分子間作用力、化學(xué)鍵的直接體現(xiàn)[56]。表2 總結(jié)了不同種類的Zr 基非晶合金表面（僅拋光處理）的水接觸角，發(fā)現(xiàn)合金化學(xué)元素的組成會對固體表面能以及表面接觸角產(chǎn)生明顯影響。液體表面張力是液體表面各部分間相互吸引的力。在表面張力的作用下，液體表面會有收縮到最小的趨勢，由此可知，表面張力越大的液體，表現(xiàn)出越強的疏液性。Owens 等提出了固體表面能的計算式，即Owens-Wendt 式[59]：

式中：d、p 分別表示非極性和極性因子，γL為被測液體的表面張力（γL=γLd+γLp），γS為被測固體的表面能（γS=γSd+γSp），分別由被測固體樣品和被測液體決定[59]。

本課題組[42]測得水在Zr55Cu30Ni5Al10非晶合金表面的接觸角為67.5°，并測得其表面能γS=49.4 mJ/m2，與 Huang 等[57]利用 Owens-Wendt 公式計算出Zr55Cu30Ni5Al10非晶合金的表面能（γS=54.0 mJ/m2）相近。Zhang 等[60]通過測試水和乙二醇在非晶合金Pd40Cu30Ni10P20表面的接觸角，如表3，計算其表面能（γS=39.7 mJ/m2）。可以看出，高表面能的合金表面存在較小的接觸角。

表2 不同Zr 基非晶合金表面水接觸角 Tab.2 WCAs of different Zr-based amorphous alloys

表3 Pd40Cu30Ni10P20非晶合金光滑表面的接觸角和表面能[60] Tab.3 The contact angle and surface energy of Pd40Cu30Ni10P20 amorphous alloy[60]

采用低表面能化學(xué)修飾劑進行修飾，能大大地減少固體表面能，是制備超疏液表面常用的方法。本課題組[42]在Zr 基非晶合金表面修飾硬脂酸，通過與Al、Cu 等金屬氧化物發(fā)生酸堿反應(yīng)，使大量的CH3—、—CH2—修飾在固體表面，合金表面能從49.4 mJ/m2降低至34.25 mJ/m2。此外，較多的長鏈有機硅烷也可作為表面修飾劑，該類修飾劑往往以共價鍵形式與固體表面成鍵，能更大程度地降低固體表面能，但是這些長鏈有機硅烷多存在氟、氯等取代基團，這些元素對環(huán)境會產(chǎn)生一定影響。另外，使用表面修飾劑還需要考慮成本、穩(wěn)定性、與基體的結(jié)合強度等問題。

對于親液/超親液表面的構(gòu)筑，要求固體有較大的表面能，或者液體有較小的表面張力。在 Wang等[54]制備的超親液Zr43.3Cu27.8Ni15.2Al9.1Ti4.6非晶合金表面實驗中，根據(jù)兩種液體的相關(guān)數(shù)據(jù)（表4），利用Owens-Wendt 式計算了不同結(jié)構(gòu)表面的表面能。只經(jīng)過拋光處理的合金表面，其表面能在(36.8±1.3)～ (45.1±1.0) mJ/m2之間；NPS 表面的表面能在(61.0± 1.1)～(64.0±0.9) mJ/m2之間；LIPSS 表面的表面能在(57.8±0.9)～(61.9±0.8) mJ/m2之間。從圖8b 可以看出，正十六烷（n-hexadecane）接觸角低至5.2°，而水接觸角仍然大于10°，達(dá)不到超親水狀態(tài)。這是由于液體表面張力不同，在固體表面會表現(xiàn)出不同的潤濕性，這樣便解釋了為何在同一表面會同時出現(xiàn)超疏水/超親油兩種截然相反的極端潤濕性。

表4 Zr43.3Cu27.8Ni15.2Al9.1Ti4.6 非晶合金表面的接觸角和表面能[54] Tab.4 The contact angle and surface energy of Zr43.3Cu27.8Ni15.2Al9.1Ti4.6 amorphous alloy[54]

4 非晶合金極端潤濕性表面研究的難點及未來發(fā)展趨勢

綜上所述，人們對非晶合金表面極端潤濕行為的研究已經(jīng)取得了一定的成就。超疏液非晶合金表面在自清潔、增強金屬耐腐蝕性等方面具有應(yīng)用前景，并且在生物醫(yī)用領(lǐng)域也具有潛在價值，對于拓寬非晶合金的應(yīng)用領(lǐng)域具有重大意義。但是，依舊存在諸多亟待解決的難點，這也是未來研究需要重點關(guān)注的方向：

1）目前，在制備非晶合金表面多級結(jié)構(gòu)時，常見的化學(xué)刻蝕、電化學(xué)刻蝕等方法使非晶合金表面存在一定程度的晶化，且構(gòu)筑的表面結(jié)構(gòu)不可控，給定量分析帶來了極大的困擾。在過冷液相區(qū)熱壓成型時，需考慮非晶合金自身結(jié)構(gòu)的不均勻性、成分濃度起伏、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等影響因素，以及非晶合金的高溫抗氧化性。而對一些易氧化的非晶合金，發(fā)展極端潤濕性表面則需另辟新徑。另外，激光刻蝕技術(shù)制備極端潤濕性非晶合金表面時，可在保證非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的同時，還能定向設(shè)計各種表面結(jié)構(gòu)，但是該方法工藝復(fù)雜，成本較高?？偟膩碚f，構(gòu)筑表面微納多級結(jié)構(gòu)的方法很多，但都存在各自的優(yōu)缺點，在制備工藝上仍需不斷探索。

2）制備超疏液非晶合金表面時，通常會修飾低表面能化學(xué)物質(zhì)，而這些物質(zhì)存在耐久性差、結(jié)合強度低、成本高、不環(huán)保等問題。尋找新型化學(xué)修飾方法來達(dá)到較高水平的超疏液性能，將會是一個重要的研究方向。此外，對于發(fā)展超疏（親）液表面，低（高）表面能的新型非晶合金體系的開發(fā)，也將有助于推動其發(fā)展。

3）目前，對超親液非晶合金表面的研究相對匱乏，用于解釋超親液現(xiàn)象的理論體系依然存在局限性。另外，超親水表面處于高表面能狀態(tài)，對其穩(wěn)定性的研究同樣值得關(guān)注。

4）盡管非晶合金具有特殊的表面性質(zhì)，如通過激光加工微納結(jié)構(gòu)可在非晶合金表面實現(xiàn)抗菌性[54]，然而受限于非晶合金的形成尺寸較小以及室溫脆性等問題，極端潤濕性非晶合金表面目前尚處于研發(fā)階段，在行業(yè)中尚無此類產(chǎn)品。開發(fā)兼具高非晶形成能力和良好室溫塑韌性的非晶合金，以便后續(xù)非晶合金表面處理，能夠發(fā)揮極端潤濕性非晶合金表面的突出優(yōu)勢，以期獲得工業(yè)界實際應(yīng)用。

5）對非晶合金極端潤濕性表面的響應(yīng)性問題，如pH 響應(yīng)[61]、溫度響應(yīng)[62]、光響應(yīng)[63]等極端潤濕性表面的研究，同樣值得深入探索。