马萨诸塞州剑桥市 - 钢铁在我们的日常生活中无处不在。我们在不锈钢煎锅中烹饪，乘坐钢铁导轨乘坐钢铁车辆到我们在钢制建筑的办公室。钢螺钉将骨折的骨头固定在一起，钢括号伸直弯曲的牙齿，钢手术刀清除肿瘤。我们消费的大多数商品都是由大多数用钢制建造的船只和卡车交付的。

尽管在过去的50年中已经开发了各种钢，但钢表面基本上保持不变，并且未经改善。如今的钢一如既往地容易出现水，盐和磨料材料（例如沙子）的腐蚀作用。188金宝搏bet官网钢外科手术工具仍然可以携带引起致命感染的微生物。

现在，哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院（SEA）的研究人员已经证明了一种使钢铁更强，更安全，更耐用的方法。它们的新表面涂层由粗糙的纳米孔氧化钨制成，是迄今为止最耐用的防化和抗腐蚀材料，即使在持续严重的结构滥用后，也能够排除任何类型的液体。

新材料加入了其他不粘的反污染材料的投资组合，该材料是在乔安娜·艾森伯格（Joanna Aizenberg），艾米·史密斯·贝里尔森（Amy 188金宝搏bet官网Smith Berylson）材料科学教授和WYSS生物学启发工程学院的艾米·史密斯·贝里尔森（Amy Smith Berylson）材料科学教授和核心教职员工中开发的。艾森伯格（Aizenberg）的团队在2011年开发了湿滑的多孔表面，此后展示了广泛的超级涂层涂层（称为滑板）的应用。新的滑动增强钢在自然通讯。

艾森伯格说：“我们的滑钢是比以前开发的任何抗污染材料要耐用的数量级。”“到目前为止，这两个概念 - 机械耐用性和反污染 - 彼此相反。我们需要纹理和多孔的表面才能赋予抗污垢，但是粗糙的纳米结构涂层本质上比其散装类似物弱弱。这项研究表明，仔细的表面工程允许设计能够执行多种，甚至相互冲突的功能的材料，而不会降级。”

该材料可能具有广泛的应用程序和商业化的途径，包括非污染的医疗工具和设备，例如植入物和手术刀，用于3D打印的喷嘴，以及可能用于建筑物和海洋船只的较大规模应用。

该表面开发的最大挑战是弄清楚如何构造钢以确保其抗素能力而不会机械降解。该团队通过使用电化学技术来解决这一问题，从而将成千上万的小小的小钨 - 氧化物岛直接直接在钢表面上。

“If one part of an island is destroyed, the damage doesn’t propagate to other parts of the surface because of the lack of interconnectivity between neighboring islands,” said Alexander B. Tesler, former postdoctoral fellow at SEAS, current research fellow at Weizmann Institute of Science in Israel and the paper’s first author. “This island-like morphology combined with the inherent durability and roughness of the tungsten oxide allows the surface to keep its repellent properties in highly abrasive applications, which was impossible until now.”

Aizenberg说，电化学沉积已经是钢制造业中广泛使用的技术。

艾森伯格说：“我不想创建另一个线路，这会花费数百万美元，而且没人会采用。”她说，目标是可扩展的，但对当前行业实践不利。

该团队通过用不锈钢镊子，螺丝刀，钻石尖头涂鸦来刮擦材料，并用成千上万的硬珠子将其撞击。然后，该团队用各种液体（包括水，油，高腐蚀性培养基，含有细菌和血液的生物流体）测试了其抗润湿性能。材料不仅排斥所有液体并显示出抗双重行为，而且氧化钨实际上使钢铁钢实际上比没有涂层的钢更坚固。

Medical steel devices are one of the material’s most promising applications, said Philseok Kim, co-author of the paper and co-founder and Vice President of Technology at SEAS spin-off, SLIPS Technologies Inc. “Because we show that this material successfully repels bacteria and blood, small medical implants, tools and surgical instruments like scalpels and needles that require both significant mechanical strength and anti-fouling property are high value-added products we are exploring for application and commercialization,” said Kim.

应用的另一个途径是功能性3D打印和微阵列设备，尤其是在印刷高粘性和粘性的生物和聚合物材料时，摩擦和污染是主要障碍。188金宝搏bet官网

美国海军每年花费数千万美元来处理船体上生物污染的后果。藤壶和藻类等有机体会产生阻力和增加的能量消耗，更不用说清洁和重新涂抹当前的反污染油漆的成本，其中大多数对环境有害。如果扩大规模，该材料可以提供更清洁，更具成本效益的替代方案。

艾森伯格说：“这项研究是硬核，经典材料科学的一个例子。”“我们采用了一种改变世界的材料，并问：我们如何使它变得更好？”