海洋環(huán)境是最為苛刻的腐蝕環(huán)境，海洋資源開(kāi)發(fā)和海洋國(guó)防等相關(guān)設(shè)施如深海船舶不可避免的會(huì)遭受海洋腐蝕的破壞。在海洋環(huán)境中，微生物腐蝕(MIC) 的速率可達(dá)4 mm/a，比非生物腐蝕大1 ~ 2個(gè)數(shù)量級(jí)，嚴(yán)重威脅著海洋裝備和工程設(shè)施的安全服役。目前，海水冷卻系統(tǒng)選材從早期的紫銅、鋁黃銅、不銹鋼，發(fā)展為耐海水腐蝕性能較好的銅鎳合金，被廣泛用于船舶主、輔機(jī)的冷卻水管、海上采油平臺(tái)的消防管路等。然而海洋工程用銅鎳合金管材腐蝕穿孔問(wèn)題卻屢見(jiàn)不鮮。

基于上述論述，中國(guó)海洋大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院陳守剛教授團(tuán)隊(duì)致力于實(shí)際涉海銅鎳合金管材在海洋環(huán)境以及特定加工構(gòu)件實(shí)際工況下的成膜特性及耦合腐蝕機(jī)制，通過(guò)科學(xué)量化微生物膜及代謝產(chǎn)物、腐蝕電化學(xué)、應(yīng)力應(yīng)變、材料微觀成分組成等方面主要參數(shù)間的關(guān)聯(lián)，全面客觀地評(píng)估單/多環(huán)境因子體系下銅鎳合金的微生物腐蝕機(jī)制。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在國(guó)際材料領(lǐng)域一流學(xué)術(shù)期刊Corrosion Science (2023, 211: 110911)上，題目為“Biogenic H2S and extracellular electron transfer resulted in two-coexisting mechanisms in 90/10 Cu-Ni alloy corrosion by a sulfate-reducing bacteria” (兩種微生物腐蝕機(jī)制共存)的最新研究成果。

論文鏈接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010938X22008290

論文系統(tǒng)性的對(duì)硫酸鹽還原菌(SRB)所致銅鎳合金的腐蝕進(jìn)行了解析，明確了銅鎳合金的微生物腐蝕行為和機(jī)制。該研究是課題組繼在腐蝕性微生物作用于金屬銅和鎳的腐蝕機(jī)制研究(npj Materials Degradation, 2023, 7(1): 1-16;Journal of Materials Science & Technology, 2020, 47: 10-19) 之后，在微生物腐蝕研究方面的又一重要標(biāo)志性成果。研究表明優(yōu)化銅鎳合金成分是改善銅鎳合金耐腐蝕性能的一個(gè)重要方法，探索合金元素影響銅鎳合金耐微生物腐蝕性能的機(jī)理有著重要意義。

基于90/10銅鎳(Cu-Ni)合金在D.vulgaris(脫硫弧菌，ATCC 7757) 存在下的微生物腐蝕機(jī)制詳細(xì)探究，發(fā)現(xiàn)該合金的腐蝕速率隨有機(jī)碳匱乏水平的不同而顯著變化，這歸因于不同濃度的生物源H2S和D.vulgaris所致的細(xì)胞外電子轉(zhuǎn)移(EET)路徑。生物源H2S導(dǎo)致90/10 Cu-Ni合金上形成的鈍化膜的降解，合金上出現(xiàn)點(diǎn)蝕和晶間腐蝕。20 ppm (w/w) 核黃素顯著加速了合金的重量損失 (增加了52%)，EET路徑導(dǎo)致合金中鎳的局部腐蝕。研究發(fā)現(xiàn)兩種不同的機(jī)制，即EET-MIC和M-MIC，共存于D.vulgaris所致90/10 Cu-Ni合金的微生物腐蝕過(guò)程中，這項(xiàng)工作是一個(gè)有趣的“合金”系統(tǒng)的例子，涉及兩種主要類(lèi)型的MIC共存。

論文第一作者是中國(guó)海洋大學(xué)博士研究生蒲亞男，通訊作者為中國(guó)海洋大學(xué)陳守剛教授。該項(xiàng)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金山東聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)的支持。

D.vulgaris所致90/10 Cu-Ni合金的雙重MIC機(jī)制示意圖