【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】隨著深海探測與開發(fā)加速推進(jìn)，海洋工程正邁向全海深(Full-Ocean-Depth)作業(yè)階段。極端高壓、高鹽度及復(fù)雜微生物群落使裝備易遭受污損與腐蝕耦合破壞，嚴(yán)重威脅長期服役。目前多層防護(hù)體系因界面剝離和功能衰減難以適應(yīng)極端環(huán)境，因此，在單一涂層中實(shí)現(xiàn)防污/防腐協(xié)同防護(hù)已成為亟待攻克的技術(shù)難題。
 

　　中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所海洋關(guān)鍵材料全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室苛刻環(huán)境材料耦合損傷與延壽團(tuán)隊(duì)在薛群基院士和王立平研究員的指導(dǎo)下，盧光明高級工程師和田澍助理研究員聚焦環(huán)保型防污材料，近年來取得了系列創(chuàng)新成果(Small, 2023, 19 (10), 2206075; Engineering, 2024, 42, 223-234; Langmuir, 2025, 41 (1), 1037-1046; ACS Sustainable Chem. Eng., 2024, 12 (19), 7499-7507; Chem. Eng. J., 2021, 409, 128134; Chem. Eng. J., 2019, 370, 1-9)。
 

　　近期，團(tuán)隊(duì)在全海深防護(hù)涂層研究中取得突破性進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與納米界面調(diào)控，成功構(gòu)筑出一種聚肟氨酯(PUDF)防污/防腐一體化涂層。該涂層在分子結(jié)構(gòu)中引入具有本征殺菌/防污作用的2，5-呋喃二甲醛二肟(DFFD)單元，并通過共價交聯(lián)嵌入高極性官能化氧化石墨烯(GO-COOH)納米片，形成了穩(wěn)定的微相分離結(jié)構(gòu)和致密的二維屏蔽網(wǎng)絡(luò)，從而涂層在極端條件下兼具本征防污與高效防腐。
 

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該涂層在東海(2m)淺海與菲律賓海域(7730m)深海掛板2個月可以有效抑制淺海大型污損生物及深海微生物等污損生物的附著，展現(xiàn)出優(yōu)異且穩(wěn)定的全海深防污效果。同時，涂層樣品長期浸泡在15 MPa高壓+高鹽+高濃度細(xì)菌的模擬耦合腐蝕環(huán)境中，展現(xiàn)出了優(yōu)異的防腐性能。進(jìn)一步轉(zhuǎn)錄組學(xué)測試揭示了涂層通過干擾細(xì)菌嘌呤代謝途徑并抑制核苷酸合成的本征抗菌防污機(jī)制；第一性原理計(jì)算揭示了GO-COOH通過提高界面能壘，阻礙腐蝕離子和微生物代謝產(chǎn)物的滲透，實(shí)現(xiàn)低吸附/高屏蔽的協(xié)同防腐。
 

　　研究成果以“Full-Ocean-Depth-Oriented Poly(oxime-urethane) Coating: Construction and Protective Mechanism for Integrated Antifouling and Anticorrosion”為題發(fā)表在ACS Nano(DOI：10.1021/acsnano.5c09595)期刊上。中國科學(xué)院寧波材料所王立平研究員與盧光明高級工程師為共同通訊作者，中國科學(xué)院寧波材料所/寧波大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生張鵬和寧波材料所助理研究員田澍博士為共同第一作者。該研究獲得了中國科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)、浙江省博士后擇優(yōu)資助、高端裝備涂料全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目的資助。
 

圖1 聚肟氨酯全海深防污/防腐一體化涂層設(shè)計(jì)
 

圖2 聚肟氨酯涂層的防污/防腐機(jī)制