出品：科普中国

监制：中国科普博览

编者按：为揭开科技工作的神秘面纱，科普中国前沿科技项目推出“我和我的研究”系列文章，邀请科学家亲自执笔，推荐科研经历，塑造科学世界。让大家跟随站在科技最前沿的探索者们，开启一段段充满热情、挑战与惊喜的旅程。

相信你跟我肯定有同样的感受，每当开车行驶在跨海大桥上，都不禁为它的雄伟所感叹，它就像钢铁巨龙般横卧在波涛汹涌的海面上。

港珠澳大桥

（图片来源：新华社记者陈晔华2020年9月11日摄）

但，在这片广阔的海域中，大家的海洋工程装备正默默承受着一个隐形的威胁—海洋腐蚀。

这是海边的一根普通金属立柱，海水没用多久就把它腐蚀成了这锈迹斑斑的模样

（图片来源：Veer图库）

事实上，金属腐蚀问题遍及国民经济的海量范围，据统计，国内每年因腐蚀导致的经济损失高达2万亿元，其中，海洋腐蚀损失约占总腐蚀损失的三分之一，也就是7000亿左右。

如何才能减少这类损失呢？大家先要认识下海洋腐蚀是怎么样发生的。

海洋腐蚀是一个缓慢而持续的过程。

依据不一样的海洋环境，可分为大方区、浪花飞溅区、潮差区、全浸区与海泥区。这其中，浪花飞溅区腐蚀状况最为紧急，在这个地区海工装备不只要经受盐分氧气和水的电化学腐蚀，还要面对浪花拍打的机械损伤。

这就好似在结痂的伤口处持续击打一样，海水能随便将海洋工程装备击溃。

以钢管桩为例，它作为海洋工程中非常重要的基础结构，支撑着跨海大桥、海上风电那些重大设施。然而，钢管桩在海洋服役过程中面临浪花飞溅区的严峻腐蚀挑战。大家能看到的是，它要承受早潮、晚潮、浪花飞溅、干湿交替环境等复杂恶劣工况的挑战。

那大家看不到的呢？是它要承受盐分、氧气、紫外线的侵蚀、还有浪花拍打、泥沙冲蚀的多重考验。这类损伤原因强耦合在一块，形成了一道世界级的防腐难点。

自大家意识到海洋腐蚀的威力开始，就在研究防护涂层材料，用这类涂层来对抗海洋腐蚀，保护海洋工程装备。可以说，防腐涂料是保障海洋工程与机械装备安全服役的重点材料。

但传统鳞片型防腐涂料存在尺寸大、厚度高、添加量大，与树脂基体相容性差等问题，已达到使役性能极限，在海洋苛刻环境服役过程中易出现开裂、剥离失效等问题，没办法满足海洋复杂环境下的防腐需要。

面对这一挑战，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研发了新一代的海洋重防腐涂层材料。这种涂层由有机和无机纤维复合增强高分子树脂而成，可以形成又坚固又强韧的保护层。

在海浪冲蚀下，无机纤维材料好似高强度结构骨架，能有效应付海浪拍打和泥沙冲蚀；有机纤维材料则好似高韧性肌腱，它们贯穿于涂层之中，刚柔并济，形成了强韧一体化的防护互联网，这种密集的防护互联网既能够有效阻隔腐蚀因子的扩散，同时达成分散和传递海浪的冲击力，降低局部地区的应力集中。

就像人体的骨骼和肌腱一样，使得整个聚合物复合涂层愈加坚韧。这种“道法自然”的仿生技术不只增强了钢管桩在海洋中的抗冲蚀耐磨性能，还延长了养护周期。有了它，大家的海洋装备就像涂上来一层防腐拒变的铠甲，拥有了孙奥创那样的不坏金身！

2023年3月21日，水欣麒1号打桩船将涂有这种防腐涂层的钢管桩缓缓沉入海中，长109米的钢管桩如“定海神针”般直插海底，这也标志着杭州湾跨海铁路大桥的首根试验钢管桩沉桩成功。

大尺寸高强度钢管桩及其表面高耐久性防护涂层制造

（图片来源：中国科学院宁波材料技术与工程研究所）

打桩船将钢管桩缓缓沉入海中

（图片来源：中国科学院宁波材料技术与工程研究所）

要了解，杭州湾跨海铁路大桥是通苏嘉甬高铁的重点工程之一。这座大桥是世界最长、建设标准最高的高速铁路跨海大桥，在全球桥梁建设范围内具备里程碑意义。将新一代的海洋重防腐涂层材料应用于这一工程，既代表着工程方和业界对这一材料水平的认同，也将促进研究团队继续前行，研制更多更好的海洋长效防腐材料。

大国重器，材料先行。相信，依赖科技革新的力量，中国人探索深蓝的脚步将愈加坚定。而让中华民族在海上创造的每个奇迹长久矗立、万年尤新，将是大家海洋重点材料重点实验室全体科研职员永恒的追求！

Tags：海洋工程