(来源:文汇报)

涂层如同覆盖在材料表面的“保护衣”,一旦这层外衣破损,内部金属就会直接暴露在腐蚀环境中,而深远海的严苛环境,更是让腐蚀成为制约海上风电长效服役的“隐形杀手”。
记者近日从华东理工大学了解到,该校化学与分子工程学院“御蚀致远——绿色动态自适应智能防腐材料”项目团队,研发出一种“会自愈”的智能涂层,让防腐从被动“遮挡”,转向绿色、动态、自适应的主动防护。
目前,团队已经对接多家企业单位,促成多项合作意向,正加速推动成果从“样品”稳步转化为“产品”。而这一想法最初的诞生,其实来自化学与分子工程学院的一名研究生。

团队主要成员合影图(从左到右:赵心雨、冯周涛、马源、卢钧豪、张文静)
奉贤海边的疑问
一块涂层,如何扛住深远海的盐雾与浪涌?答案藏在3年前的那个秋天。
2023年秋,华理化学与分子工程学院研究生马源在奉贤校区开始了研一生活。校区临海,校园里随处可见被海风侵蚀得锈迹斑斑的钢结构,这让他对腐蚀问题有了最直观的感受。一次调研课题方向时,他在附近的海上风电场看到了一排排高耸入云的风机,一个问题浮上心头:这些矗立在深海中的大国重器,如何抵御海洋的腐蚀?
彼时,海上风电正加速向深远海拓展。但在高盐雾、长浸泡的海洋里,腐蚀始终是制约设施长效服役的“隐形杀手”,浪溅区干湿循环使氯离子不断富集,涂层一旦破损便难以修复,离岸远、维护难更让检修代价高昂。
马源由此接触到海上风电防腐这一国家战略需求,也开启了一段从实验室走向产业一线的科研旅程。“科研得去一线摸真问题。”在华理创新创业学院院长刘金库的鼓励下,马源和团队一头扎进产业链。几个月里,他们走访了近20家企业,从上游原料厂一路跑到下游风电场。问题渐渐清晰:腐蚀最严重的地方在浪溅区,而决定涂层寿命的核心变量,是填料。

刘金库老师指导学生实验。
当前主流防腐体系仍以传统涂层为主,存在三大短板:一是氯离子可穿透涂层微孔持续侵蚀基体;二是传统填料以物理阻隔为主,腐蚀一旦启动便无法中止;三是涂层破损即失效,缺乏自我修复能力。与此同时,钢结构重防腐领域长期被外资品牌主导。如何突破这些短板,真正把关键材料握在自己手里,这是我国海洋工程防腐领域亟须解决的问题。
“传统涂层是‘挡’,能不能让它‘活’起来?”团队创新性地提出“阻隔—光电—缓蚀”协同防护体系。第一道是界面致密化,通过沸石咪唑酯骨架材料-8(ZIF-8)与镍铝层状双氢氧化物(LDH)复合结构填补空隙,使涂层更致密;第二道是光电保护,构建Z型异质结,利用海上长光照产生保护电流,相当于“给钢铁贴层太阳能电池,晒光就防锈”;第三道是智能修复,层间储存缓蚀剂,腐蚀发生时触发释放并形成保护膜,着力实现“破损即修复”。经测试,涂层经长时间海水浸泡后仍保持优异的防护性能,全面对标国际顶尖产品。
“阻隔—光电—缓蚀”三重防护机制示意图。实验室里的“千锤百炼”
研发之路远非一帆风顺。为找到最优填料掺量,团队反复试错,每个比例都要经历完整的合成、涂装、浸泡、测试周期,一轮下来就是一个月。“电化学测试台前,常常一坐一整天,眼睛盯着阻抗谱曲线,不放过任何一个细节。”团队成员张文静表示。
小试跑通,只是第一步,中试放大才是一场硬仗。从实验室小烧杯到大容量反应釜,温度、搅拌速度、加料顺序每个参数都要重新摸索。第一批产物出来时,大家围在反应釜旁取样测试,直到确认阻抗指标与小试一致,才终于放下心来。待到公斤级放大完成,关键性能无一衰减,在那一刻,所有的辛苦都有了答案。

中试。
“以绿色智能材料守护大国重器,让腐蚀不再是海洋工程的隐患。”这是团队始终坚守的初心。3年前,团队成立之初,对工程应用场景尚且懵懂陌生。3年后,团队已手握3项发明专利,团队成员以第一作者身份发表8篇防腐蚀领域高水平期刊论文。
从实验室小试反复调、,锁定最优掺量,到实现中试放大,连续多次实现产率稳定,材料性能不衰减,再到携手三棵树(上海)新材料研究有限公司联合开展配方与验证工作,主动对接多家企业单位、促成多项合作意向。一条完整的成果转化链路正逐步铺展,团队正加速推动成果从“样品”稳步转化为“产品”。
成绩面前,团队成员保持着清醒认知。他们坦言,海上风电各腐蚀分区的差异化防护、循环自修复能力的提升以及规模涂装的工程适配等难题,仍是项目下一阶段需要跨过的关口。为此,团队将迭代弱光配方、推动光电保护与阴极保护联用,同步启动产品预认证、攻关配方降本。“团队后续将在真实海洋工况下开展长周期服役性能跟踪,力争在海上风电塔筒涂料领域完成首批工程应用验证。”马源说。











