风机在海里怎么不生锈？华理学生研发出“会自愈”的保护涂层

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。

原标题：《风机在海里怎么不生锈？华理学生研发出“会自愈”的保护涂层》