随着深海探测与开发加速推进，海洋工程正迈向全海深作业阶段。极端高压、高盐度及复杂微生物群落使装备易遭受污损与腐蚀耦合破坏，严重威胁长期服役。目前多层防护体系因界面剥离和功能衰减难以适应极端环境，因此，在单一涂层中实现防污/防腐协同防护已成为亟待攻克的技术难题。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋关键材料全国重点实验室苛刻环境材料耦合损伤与延寿团队在薛群基院士和王立平研究员的指导下，卢光明高级工程师和田澍助理研究员聚焦环保型防污材料，近年来取得了系列创新成果。
近期，团队在全海深防护涂层研究中取得突破性进展。研究团队通过分子结构设计与纳米界面调控，成功构筑出一种聚肟氨酯防污/防腐一体化涂层。该涂层在分子结构中引入具有本征杀菌/防污作用的2.5-呋喃二甲醛二肟单元，并通过共价交联嵌入高极性官能化氧化石墨烯(GO-COOH)纳米片，形成了稳定的微相分离结构和致密的二维屏蔽网络，从而涂层在极端条件下兼具本征防污与高效防腐。
图1 聚肟氨酯全海深防污/防腐一体化涂层设计
图2 聚肟氨酯涂层的防污/防腐机制
实验结果表明，该涂层在东海(2m)浅海与菲律宾海域(7730m)深海挂板2个月可以有效抑制浅海大型污损生物及深海微生物等污损生物的附着，展现出优异且稳定的全海深防污效果。同时，涂层样品长期浸泡在15 MPa高压+高盐+高浓度细菌的模拟耦合腐蚀环境中，展现出了优异的防腐性能。进一步转录组学测试揭示了涂层通过干扰细菌嘌呤代谢途径并抑制核苷酸合成的本征抗菌防污机制;第一性原理计算揭示了GO-COOH通过提高界面能垒，阻碍腐蚀离子和微生物代谢产物的渗透，实现低吸附/高屏蔽的协同防腐。
该研究成果在ACS Nano期刊上发表，中国科学院宁波材料所王立平研究员与卢光明高级工程师为共同通讯作者，中国科学院宁波材料所/宁波大学联合培养硕士研究生张鹏和宁波材料所助理研究员田澍博士为共同第一作者。该研究获得了中国科学院先导专项、浙江省博士后择优资助、高端装备涂料全国重点实验室开放基金项目的资助。
