編者按：為揭開科技工作的神秘面紗，科普中國前沿科技項(xiàng)目推出“我和我的研究”系列文章，邀請科學(xué)家親自執(zhí)筆，分享科研歷程，打造科學(xué)世界。讓我們跟隨站在科技最前沿的探索者們，開啟一段段充滿熱情、挑戰(zhàn)與驚喜的旅程。

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相信您跟我一定有同樣的感受，每當(dāng)開車行駛在跨海大橋上，都不禁為它的雄偉所感嘆。就像鋼鐵巨龍般橫臥在波濤洶涌的海面上。

港珠澳大橋（新華社記者陳曄華2020年9月11日攝）?

但是，在這片廣闊的海域中，我們的海洋工程裝備正默默承受著一個(gè)隱形的威脅—海洋腐蝕。

這是海邊的一根普通金屬立柱，海水沒用多長時(shí)間就把它腐蝕成了這銹跡斑斑的模樣（圖片來源：Veer圖庫）?

實(shí)際上，金屬腐蝕問題遍及國民經(jīng)濟(jì)的眾多領(lǐng)域，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2萬億元，其中，海洋腐蝕損失約占總腐蝕損失的三分之一，也就是7000億左右。

怎么才能降低這些損失呢？我們先要了解下海洋腐蝕是如何發(fā)生的。

海洋腐蝕是一個(gè)緩慢而持續(xù)的過程。

根據(jù)不同的海洋環(huán)境，可分為大氣區(qū)、浪花飛濺區(qū)、潮差區(qū)、全浸區(qū)以及海泥區(qū)。這其中，浪花飛濺區(qū)腐蝕情況最為嚴(yán)重，在這個(gè)區(qū)域海工裝備不僅要經(jīng)受鹽分氧氣和水的電化學(xué)腐蝕，還要面對(duì)浪花拍打的機(jī)械損傷。

這就如同在結(jié)痂的傷口處持續(xù)擊打一樣，海水能輕易將海洋工程裝備擊潰。

以鋼管樁為例，它作為海洋工程中最重要的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，支撐著跨海大橋、海上風(fēng)電那些重大設(shè)施。然而，鋼管樁在海洋服役過程中面臨浪花飛濺區(qū)的嚴(yán)峻腐蝕挑戰(zhàn)。我們能看到的是，它要承受早潮、晚潮、浪花飛濺、干濕交替環(huán)境等復(fù)雜惡劣工況的挑戰(zhàn)。那我們看不到的呢？要承受鹽分、氧氣、紫外線的侵蝕、還有浪花拍打、泥沙沖蝕的多重考驗(yàn)。這些損傷因素強(qiáng)耦合在一起，形成了一道世界級(jí)的防腐難題。

自人們意識(shí)到海洋腐蝕的威力開始，就在研究防護(hù)涂層材料，用這些涂層來對(duì)抗海洋腐蝕，保護(hù)海洋工程裝備。可以說，防腐涂料是保障海洋工程與機(jī)械裝備安全服役的關(guān)鍵材料。

但傳統(tǒng)鱗片型防腐涂料存在尺寸大、厚度高、添加量大，與樹脂基體相容性差等問題，已達(dá)到使役性能極限，在海洋苛刻環(huán)境服役過程中易出現(xiàn)開裂、剝離失效等問題，無法滿足海洋復(fù)雜環(huán)境下的防腐需求。

面對(duì)這一挑戰(zhàn)，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研發(fā)了新一代的海洋重防腐涂層材料。這種涂層由有機(jī)和無機(jī)纖維復(fù)合增強(qiáng)高分子樹脂而成，能夠形成又堅(jiān)固又強(qiáng)韌的保護(hù)層。在海浪沖蝕下，無機(jī)纖維材料如同高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)骨架，能有效應(yīng)對(duì)海浪拍打和泥沙沖蝕；有機(jī)纖維材料則如同高韌性肌腱，它們貫穿于涂層之中，剛?cè)岵?jì)，形成了強(qiáng)韌一體化的防護(hù)網(wǎng)絡(luò)，這種密集的防護(hù)網(wǎng)絡(luò)既可以有效阻隔腐蝕因子的擴(kuò)散，同時(shí)實(shí)現(xiàn)分散和傳遞海浪的沖擊力，減少局部區(qū)域的應(yīng)力集中。就像人體的骨骼和肌腱一樣，使得整個(gè)聚合物復(fù)合涂層更加堅(jiān)韌。這種“道法自然”的仿生技術(shù)不僅增強(qiáng)了鋼管樁在海洋中的抗沖蝕耐磨性能，還延長了維護(hù)保養(yǎng)周期。有了它，我們的海洋裝備就像涂上來一層防腐拒變的鎧甲，擁有了孫悟空那樣的不壞金身！

2023年3月21日，水欣麒1號(hào)打樁船將涂有這種防腐涂層的鋼管樁緩緩沉入海中，長109米的鋼管樁如“定海神針”般直插海底，這也標(biāo)志著杭州灣跨海鐵路大橋的首根試驗(yàn)鋼管樁沉樁成功。

大尺寸高強(qiáng)度鋼管樁及其表面高耐久性防護(hù)涂層制造

圖片來源：（中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所）

打樁船將鋼管樁緩緩沉入海中

圖片來源：（中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所）

要知道，杭州灣跨海鐵路大橋是通蘇嘉甬高鐵的關(guān)鍵工程之一。這座大橋是世界最長、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)最高的高速鐵路跨海大橋，在全球橋梁建設(shè)范圍內(nèi)具有里程碑意義。將新一代的海洋重防腐涂層材料應(yīng)用于這一工程，既代表著工程方和業(yè)界對(duì)這一材料質(zhì)量的認(rèn)可，也將促進(jìn)研究團(tuán)隊(duì)繼續(xù)前行，研制更多更好的海洋長效防腐材料。

大國重器，材料先行。相信，依靠科技創(chuàng)新的力量，中國人探索深藍(lán)的腳步將更加堅(jiān)定。而讓中華民族在海上創(chuàng)造的每一個(gè)奇跡長久矗立、萬年尤新，將是我們海洋關(guān)鍵材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室全體科研人員永恒的追求！