近日，大连理工大学副教授张磊与教授孙吉宁提出受限剪切诱导结构离散化（CSSD）机制，并开发金属Re-entrant结构单步制造方法。该方法可以在平面和曲面金属基材上进行连续加工，材料去除率达到1.068 mm3 s?1，加工面积达到1.5×10? mm2；加工区域的平均显微硬度和弹性模量分别提高了78.32%和52.18%。相关成果发表于《自然-通讯》。

超疏表面凭借优异的液体排斥能力，在流体减阻、防污、腐蚀防护及热管理等领域展现出广阔的应用前景。其中，具有Re-entrant边界的微结构能够通过稳定液-气界面、增强接触线钉扎等，有效维持Cassie-Baxter状态，从而实现对低表面张力液体的高效排斥。然而，现有制备方法多依赖光刻、模板复制或复杂后处理，在金属基材表面实现大面积、高效率及曲面制造仍存在局限。

本工作中，团队设计了洞穴-梯形槽复合切削刀具（CTCT），利用切削过程中材料的受限输运和剪切变形，使连续材料周期性积聚、剪切并分离，直接形成离散Re-entrant微结构。团队还通过砂纸磨损、落砂冲击、水流冲击和胶带剥离等测试评估结构耐久性。经过1000次磨损后，Re-entrant结构仍保持足够完整，水接触角为142.4±2.1°。在14.7 kPa静水压力下持续72小时后，表面仍保持稳定液体排斥性能，冰剪切强度较原始铜表面降低90.88%。在?20 °C过冷液滴冲击和最高4.6 m s?1高速液滴冲击条件下，液滴均未发生明显浸润。

该研究提出的CSSD机制，将传统机械切削中的材料塑性流动，转化为可控的微结构离散过程。与依赖复杂微纳加工及后处理的传统方法相比，该方法基于超精密机械加工平台，通过单步连续切削即可在平面和曲面金属基材上实现大面积Re-entrant结构制造，在加工效率、结构耐久性及工程尺度扩展等方面展现出明显潜力。研究成果不仅为超疏金属表面的高性能制造提供了新的技术路径，也为防冰、防污、腐蚀防护、减阻及热管理等领域的功能表面设计提供了新的制造策略。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-026-77150-7