煙臺南山學(xué)院學(xué)子在國際知名期刊發(fā)表研究論文

煙臺南山學(xué)院研究院“先進(jìn)輕合金材料與器件”課題組指導(dǎo)2021級學(xué)生張偉業(yè)、康浩在中科院2區(qū)期刊《Surfaces and Interfaces》（實(shí)時影響因子5.7）在線發(fā)表題為“Rapid and localized ultrasonic-assisted fracture of biometals using room-temperature liquid metal inserted multilayer coatings”的研究論文。

生物金屬材料（如鋁和鋅），因其高機(jī)械強(qiáng)度、彈塑性、高導(dǎo)熱性和生物相容性，在醫(yī)療領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，這些材料在生物體內(nèi)的高穩(wěn)定性使得其難以通過低損傷方法快速準(zhǔn)確地斷裂。因此，高效的生物金屬材料的觸發(fā)斷裂是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域追逐的熱點(diǎn)問題之一。

在此項研究中，研究者選擇GaInSn合金作為室溫液態(tài)金屬環(huán)境，并將低功率超聲波應(yīng)用于純鋁和鋅這兩種生物金屬材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在GaInSn合金中暴露于超聲波后，鋁和鋅的力學(xué)性能迅速降低。具體而言，1.6毫米的鋁線自發(fā)斷裂時間從數(shù)小時（如使用傳統(tǒng)的室溫液態(tài)金屬涂層方法）縮短到幾秒鐘，而1.6毫米的鋅線幾乎可以瞬間斷裂。這一突破性進(jìn)展得益于高頻超聲波的機(jī)械振動和空化效應(yīng)，這些效應(yīng)在一定程度上增強(qiáng)了室溫液態(tài)金屬對鋁和鋅表面元素的溶解/侵蝕。通過精確控制超聲波的作用部位，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)生物金屬的精準(zhǔn)高效斷裂，具有出色的可操作性。

此外，研究者還設(shè)計了一種基于超聲/室溫液態(tài)金屬局部斷裂原型，該原型能夠在其他介質(zhì)（如水環(huán)境）中觸發(fā)斷裂，進(jìn)一步驗(yàn)證了這一技術(shù)的可行性和實(shí)用性。這一研究成果不僅揭示了超聲作用下室溫液態(tài)金屬/固體金屬界面之間的相互作用機(jī)制，而且有望為醫(yī)療應(yīng)用中的生物金屬材料移除提供全新的解決方案，顯著減少患者痛苦。

張偉業(yè)和康浩為本論文的共同第一作者，該研究得到山東省自然科學(xué)基金（ZR2022ME197、ZR2023QF019）、山東省高等學(xué)校青年創(chuàng)新團(tuán)隊（2021KJ089）、煙臺“雙百計劃”項目、南山控股科技計劃項目（2024–6–1、2024–6–3、2024–6–5）、煙臺南山學(xué)院研究發(fā)展基金（NS2022Q04）等項目的資助。

張偉業(yè)和康浩在大二上學(xué)期入選煙臺南山學(xué)院研究院“先進(jìn)輕合金材料與器件”課題組從事科研學(xué)習(xí)與鍛煉。兩位同學(xué)勤勉刻苦，雙雙在今年碩士研究生考試中上線。其中，康浩已被哈爾濱理工大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院錄取；張偉業(yè)獲國家獎學(xué)金，正在等待考研復(fù)試。

未來，煙臺南山學(xué)院研究院將繼續(xù)秉承“開放、包容、合作、共贏”的建院理念，專注于產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用研究，推動科技成果轉(zhuǎn)化，培育產(chǎn)業(yè)發(fā)展新動能，踐行人才培養(yǎng)工作任務(wù)，鼓勵科研團(tuán)隊培養(yǎng)學(xué)生科研素養(yǎng)和科研能力。