【儀表網 研發快訊】隨著深海探測與開發加速推進，海洋工程正邁向全海深(Full-Ocean-Depth)作業階段。極端高壓、高鹽度及復雜微生物群落使裝備易遭受污損與腐蝕耦合破壞，嚴重威脅長期服役。目前多層防護體系因界面剝離和功能衰減難以適應極端環境，因此，在單一涂層中實現防污/防腐協同防護已成為亟待攻克的技術難題。
中國科學院寧波材料技術與工程研究所海洋關鍵材料全國重點實驗室苛刻環境材料耦合損傷與延壽團隊在薛群基院士和王立平研究員的指導下，盧光明高級工程師和田澍助理研究員聚焦環保型防污材料，近年來取得了系列創新成果(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，團隊在全海深防護涂層研究中取得突破性進展。研究團隊通過分子結構設計與納米界面調控，成功構筑出一種聚肟氨酯(PUDF)防污/防腐一體化涂層。該涂層在分子結構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，并通過共價交聯嵌入高極性官能化氧化石墨烯(GO-COOH)納米片，形成了穩定的微相分離結構和致密的二維屏蔽網絡，從而涂層在極端條件下兼具本征防污與高效防腐。
實驗結果表明，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，展現出優異且穩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+高濃度細菌的模擬耦合腐蝕環境中，展現出了優異的防腐性能。進一步轉錄組學測試揭示了涂層通過干擾細菌嘌呤代謝途徑并抑制核苷酸合成的本征抗菌防污機制；第一性原理計算揭示了GO-COOH通過提高界面能壘，阻礙腐蝕離子和微生物代謝產物的滲透，實現低吸附/高屏蔽的協同防腐。
研究成果以“Full-Ocean-Depth-Oriented Poly(oxime-urethane) Coating: Construction and Protective Mechanism for Integrated Antifouling and Anticorrosion”為題發表在ACS Nano(DOI：10.1021/acsnano.5c09595)期刊上。中國科學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，中國科學院寧波材料所/寧波大學聯合培養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院先導專項、浙江省博士后擇優資助、高端裝備涂料全國重點實驗室開放基金項目的資助。
圖1 聚肟氨酯全海深防污/防腐一體化涂層設計
圖2 聚肟氨酯涂層的防污/防腐機制
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