多尺度结构化钛双极板

粘接界面强度提升

激光构造微坑、亚微米颗粒与非晶纳米纤维，在界面生成Ti-N/Ti-O共价键，增强粘接密封。

万海浪 · 马运五 · Geng, Peihao · 王洪泽 · 闵峻英 · Li, Yongbing

Journal of Materials Science and Technology 2027

参数信息

共价键贡献率

62 %

技术优势

界面结合更强

激光构造的多尺度结构（微坑、亚微米颗粒、非晶纳米纤维）使粘接剂充分浸润，并在界面生成共价 Ti–N 和 Ti–O 键，贡献 62% 的结合强度。

气密性提升

多尺度结构使粘接剂充分浸润，确保界面紧密接触，从而提升双极板粘接密封的气密性。

机理清晰

研究通过分析宏观、微观和纳米尺度的粘接剂浸润行为，并解耦出共价键对结合强度的定量贡献，为工艺优化提供依据。

应用场景

• 质子交换膜燃料电池双极板：激光结构化可增强双极板与密封胶的粘接力，提高电堆长期气密性。
• 燃料电池密封：多尺度结构与共价键协同提升密封界面强度，防止泄漏。
• 金属-聚合物粘接：表面微纳结构与化学键合双重强化钛与聚合物之间的粘接。
• 钛表面工程：激光加工一步构建多尺度结构，形成非晶纳米纤维并产生反应性表面。