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鋁合金霉菌腐蝕研究進展

2021-02-05 11:06:59 作者：張雨軒，陳翠穎，劉宏偉，李偉華來源：中山大學化學工程與技術學院海洋科學與工程廣東省實驗室分享至：

張雨軒，陳翠穎，劉宏偉，李偉華

中山大學化學工程與技術學院海洋科學與工程廣東省實驗室珠海 519082

Research Progress on Mildew Induced Corrosion of Al-alloy

ZHANG Yuxuan, CHEN Cuiying, LIU Hongwei,, LI Weihua

Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory （Zhuhai）， School of Chemical Engineering and Technology, Sun Yat-sen University, Zhuhai 519082, China

摘要

結合近年來鋁合金霉菌腐蝕機制與防護領域研究成果，介紹了代表性霉菌的種類及影響霉菌活性的主要因素，重點總結和討論了鋁合金霉菌腐蝕機制，主要包括酸蝕機制、濃差電池機制、以及其他可能存在直接電子傳遞機制和霉菌鋁合金直接界面作用機制。霉菌通過新陳代謝可以產生大量的有機酸，能夠顯著地降低介質和生物膜內的pH，從而導致酸蝕引發局部腐蝕。霉菌在鋁合金表面形成的生物膜是誘發氧濃差電池產生的原因之一，鋁合金霉菌腐蝕過程中潛在的直接電子傳遞及鋁合金和霉菌的直接界面作用也是導致鋁合金局部腐蝕的重要原因之一。最后介紹了目前常用的鋁合金霉菌腐蝕控制方法，展望了未來鋁合金霉菌腐蝕的研究重點，為鋁合金霉菌腐蝕研究提供參考。

關鍵詞：鋁合金；霉菌；酸蝕；微生物腐蝕

Abstract

Recent years, the corrosion of Al-alloy turned to be a serious issue, which directly influence the safe operation of engineering facilities made of Al-alloy. Based on the recent research results related to the mildew induced corrosion of Al-alloy, the representative species of mildew as well as the main factors close to the mildew activity were illustrated. Meanwhile, the relevant corrosion mechanisms were emphatically discussed, including acid corrosion, oxygen concentration cell, the possible direct electron transfer as well as the direct interfacial interaction between Al-alloy and mildew. Mildew can produce large amount of organic acids through metabolism, causing the decline of the pH values in test solution and biofilm, then leading to localized corrosion. As analyzed, the potential direct electron transfer and interfacial interaction between Al-alloy and mildew can be one of important causes, leading to the localized corrosion. Furthermore, the common control methods for mildew induced corrosion of Al-alloy were also reviewed. Finally, the future research focus of Al-alloy corrosion in the presence of mildew was also prospected.

Keywords： Al-alloy; mildew; acid corrosion; microbiologically influenced corrosion

本文引用格式

張雨軒，陳翠穎，劉宏偉，李偉華。鋁合金霉菌腐蝕研究進展[J]. 中國腐蝕與防護學報， 2021, 41（1）： 13-21 doi:10.11902/1005.4537.2020.034

ZHANG Yuxuan, CHEN Cuiying, LIU Hongwei, LI Weihua. Research Progress on Mildew Induced Corrosion of Al-alloy[J]. Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection, 2021, 41（1）： 13-21 doi:10.11902/1005.4537.2020.034

鋁合金材料具有強度高、密度小、力學性能好、易加工等優點，廣泛應用于各種工程材料以及飛機、艦船等高端設備，目前其使用量僅次于鋼鐵[1,2]。對于民航飛機來說，鋁合金的用量一般占到80%左右，在現代艦載機中，鋁合金的用量也在60%左右[3]。鋁合金在自然條件下會在其表面形成一層厚約10~100 nm的Al2O3膜，具有良好的附著力和自愈合性，能夠在pH 4~9的溶液中穩定存在，起到鈍化膜作用，對基體鋁合金材料具有良好的保護作用[4]。鋁合金在大氣環境中形成氧化物膜層較薄，疏松多孔且不連續，保護性較差。在沿海高溫、高鹽、高濕海洋環境中，鋁合金裝備腐蝕失效問題頻發，現場檢測腐蝕形態以局部腐蝕為主，其失效機制包括：小孔腐蝕、應力腐蝕開裂、縫隙腐蝕、電偶腐蝕以及微生物腐蝕（MIC）等[4,5]。

近年來，研究發現微生物腐蝕是造成結構材料和構件腐蝕失效的一個關鍵原因之一，海洋環境中微生物腐蝕造成的經濟損失占總經濟損失的一半以上，因此國內外越來越多研究人員開始關注微生物腐蝕，微生物腐蝕研究的投入也逐漸增大[6-8]。微生物腐蝕是指微生物通過自身生命活動及其代謝產物直接和間接地加速或者抑制金屬材料腐蝕過程的現象[9]。微生物腐蝕是一個復雜的電化學過程，微生物腐蝕的發生、發展與微生物的滋生、其在材料表面附著以及微生物新陳代謝產物等直接相關，甚至在有機碳源供應不足的情況下，可以直接從基體金屬材料獲得電子，為其生長提供能量，通過生物氧化顯著地加速金屬的腐蝕[10-12]。近年來研究表明，微生物腐蝕也是造成鋁合金結構構件服役失效的主要原因之一，其中霉菌是主要的腐蝕性微生物。美國空軍的C-130、KC135、B-52機翼內部曾受過芽枝霉和銅綠色極毛桿菌的嚴重腐蝕，20世紀70年代，我國某飛機系統附件霉變受損，而誘發了飛行事故[13,14]。Christopher等[15]研究發現霉菌是飛機燃料的主要污染微生物，也是造成飛機油箱腐蝕失效的原因之一。Hagenauer等[16]對于飛機腐蝕破壞區域取樣分析也表明霉菌是造成7075鋁合金快速腐蝕的主要真菌。

霉菌腐蝕是威脅著鋁合金結構構件及設備安全服役的關鍵因素之一，近年來，國內外研究人員圍繞著鋁合金的霉菌腐蝕機制和防護研究做了大量的工作。本文結合最新的研究成果，系統地總結了造成鋁合金服役失效的關鍵菌群種類、鋁合金霉菌腐蝕機制、控制鋁合金霉菌腐蝕的措施和方法，從而為后續鋁合金霉菌研究和控制提供參考。

1 霉菌的種類及特性

1.1 霉菌種類

霉菌是絲狀真菌的統稱，是真核生物，霉菌包含分類學上許多不同綱或類的真菌，分別屬于藻狀菌綱、子囊菌綱、擔子菌綱和半知菌綱等。霉菌代謝活性強，生命力旺盛，廣泛存在于大氣、土壤、水等各種自然環境中。霉菌通常都是以菌絲進行生長，以孢子進行繁殖。外界環境條件在霉菌適宜生長的溫度（20~40 ℃）和濕度內（濕度超過70%），同時如果有充足的碳源、氮源和無機鹽等營養物質時，霉菌的孢子可以在各種材料表面快速萌芽和生長。在霉菌的生長過程中，如果缺乏營養物，霉菌在用完孢子內的養料后就會停止生長。研究發現，霉菌的種類大約有10萬種，其中影響材料服役過程的霉菌預計約有數萬種[17]。代表性霉菌之一的曲霉菌落結構以及其微觀結構和孢子如圖1，從圖中可以看出，霉菌呈絲狀，孢子直徑在5 μm左右[18]。研究表明，對于鋁合金腐蝕性較強的代表性霉菌菌群主要有：曲霉屬、青霉屬、鏈格孢屬、短梗霉屬、木霉屬、枝孢屬、毛殼菌屬等，代表性霉菌主要包括：黑曲霉、米根霉、華根霉、魯氏毛霉、總狀毛霉、米曲霉、黃曲霉、棲土霉菌、產黃青霉、桔青霉等 [19]。霉菌種類的差異會對霉菌的代謝活性以及在材料表面的吸附過程產生影響，從而會直接影響其在材料表面生物膜的形成和結構，對于鋁合金腐蝕行為和腐蝕機制也會產生顯著的影響。但是霉菌的種類眾多，霉菌菌群結構差異對鋁合金腐蝕行為和機制的研究還有待深入。

1.2 霉菌的特性

霉菌的主要營養物質包括碳素化合物、氮素化合物、無機鹽等。碳源是構成細胞的關鍵組分，占了霉菌細胞干重的一半以上，是霉菌維持新陳代謝的主要能源之一；氮素營養用于合成氨基酸、核酸和各種維生素；Na、K、Mg、Fe等的無機鹽主要用于調節細胞膜的滲透壓和維持細胞內酶的活性。溫度對霉菌的活性會產生顯著的影響，部分代表性霉菌的生長溫度范圍如表1所示。可以看出，霉菌的最適生長溫度在30 ℃左右。南海濕熱的環境為霉菌的快速生長創造了良好的自然條件，也間接地促進了鋁合金構件的霉菌腐蝕。

霉菌細胞內含有大量的水，含量在58.79%~88.32%之間。最常用的衡量水對微生物的可用性的指標是在相同溫度和壓力下基質中水的蒸汽壓與純水的蒸汽壓之比，這個量被稱為水活度（Aw），或稱為平衡相對濕度（ERH），即ERH=Aw×100%[20]。霉菌生物膜中的水含量與空氣濕度有關，較高的空氣濕度有益于生物膜中保持高的水分，同時也為鋁合金霉菌電化學腐蝕過程提供了良好的離子導體，水的存在是腐蝕發生的必要條件。部分霉菌生長的最低Aw值為：根霉屬0.93~0.92，毛霉屬0.93~0.92，黑曲霉0.88~0.80，青霉屬0.83~0.80，黃曲霉0.8，白曲霉0.8，灰綠曲霉0.75~0.73，安氏曲霉0.65，整體來看霉菌對于濕度的要求還是比較高。對于大氣腐蝕而言，濕熱的空氣可以在材料表面形成薄液膜，薄液膜條件下將會顯著地加速鋁合金腐蝕的陰極過程，即氧的還原，霉菌存在條件可以顯著地通過生物催化作用加速氧的還原過程，從而加速鋁合金材料的腐蝕尤其是局部腐蝕。

在適宜的溫度和濕度以及充足的營養物質條件下，霉菌（如圖1）具有如下特性[21-23]：（1）霉菌體積微小，從外界環境中吸取營養和排泄廢物是通過整個細胞表面進行的，具有極大的表面與體積比。極大的表面積使霉菌在短時間內吸收大量養料和排出大量代謝廢物，為大量生長繁殖提供了物質基礎。（2）霉菌具有驚人的轉化速度和代謝能力，在條件合適時，霉菌一晝夜合成的產物可達本身原來重量的30~40倍。霉菌的代謝越旺，則產生的腐蝕性物質越多，對鋁合金腐蝕越大。（3）霉菌由于體積小、數量多、繁殖快以及與外界的接觸更為直接等原因，使得它們比較容易適應外界不良的環境。如果環境條件發生劇烈變化，部分霉菌會發生變異而適應新的環境，很難將霉菌從環境中徹底清除。從霉菌特性可看出，霉菌引發的鋁合金的腐蝕過程及其復雜，影響因素眾多，這也給鋁合金霉菌腐蝕研究帶來挑戰。

2 鋁合金霉菌腐蝕機制

2.1 酸蝕機制

在碳源、氮源及無機鹽等營養物質充足的條件下，霉菌的孢子就會在飛機機體、油箱等區域萌芽和生長，空氣中的霉菌孢子和菌絲會在被污染的鋁合金結構材料表面迅速擴散，對樣品的污染覆蓋率超過70%[24]。有研究者[25-27]認為，霉菌在生長代謝過程中會從其吸附的鋁合金表面獲取一定量的金屬元素（如Fe、Cu、Zn、Mg等金屬元素），可以促進鋁合金部分溶解，且代謝過程中產生大量的有機酸，包括琥珀酸、草酸、戊二酸、乙醛酸、丙酮酸等，顯著降低局部腐蝕介質的pH，破環鋁合金表面氧化膜層，促進應力腐蝕開裂、電偶腐蝕等，兩者的共同作用下可以顯著地加速鋁合金構件腐蝕失效。Akpan等[28]調查了尼日利亞尼日爾三角洲地區腐蝕石油管道中真菌的多樣性，發現包含青霉屬、曲霉菌屬、角霉屬等，結果表明，大部分霉菌都可以產生大量的有機酸，如甲酸、檸檬酸、乙酸和天冬氨酸等，有機酸的產生導致了管道腐蝕，是造成石油泄漏的因素之一。Wang等[29]研究認為，黑曲霉在高鹽環境中可以顯著地加速7075-T6鋁合金均勻腐蝕和局部腐蝕，和空白相比，霉菌存在條件下，均勻腐蝕和局部腐蝕速率分別增加了3.7和22.4倍。鋁合金表面霉菌生物膜形貌如圖2a，可以看出生物膜包含著大量的菌絲；18 d局部腐蝕坑深度達到200多微米，如圖2b和c所示。局部腐蝕是造成鋁合金結構構件服役失效最為關鍵的因素之一，由此進一步驗證了霉菌腐蝕是造成鋁合金結構服役失效的重要原因之一。Wang等[29]也認為黑曲霉可以代謝產生大量的醋酸，酸蝕也是誘導鋁合金局部腐蝕的原因之一。

對于鋁合金霉菌代謝產物腐蝕機制來說，酸蝕是導致鋁合金局部腐蝕的直接原因。鋁合金表面形成的生物膜極易為膜下形成一個良好的厭氧條件，而生物膜下又可以積聚大量的有機酸，從而促進陰極析氫反應，導致鋁合金的局部腐蝕顯著的加速。Dai等[30]對鋁合金霉菌腐蝕研究表明，測試21 d后，黑曲霉產生的醋酸含量占據總的有機酸含量的96%左右，醋酸的含量在0.068 mol/L左右，微電極測試表明pH約為2.3。利用同等條件測試了醋酸溶液中鋁合金腐蝕速率發現和霉菌存在條件鋁合金腐蝕速率接近，從而間接地證明了霉菌的酸蝕機制。須說明的是，霉菌產生的酸的種類和產量與霉菌的種類、培養基介質以及環境條件等密切相關，鋁合金霉菌酸腐蝕是多種有機酸相互協同耦合的結果。

Jirón-Lazos等[31]提出了好氧條件下霉菌誘導產生的鋁合金局部腐蝕機制，如圖3所示。因為霉菌的新陳代謝活動以及生物膜的形成，鋁合金表面處于一個微氧環境中，此時鋁合金陽極溶解釋放的電子一方面直接轉移到霉菌體內用于氧的還原，另一方面因為霉菌代謝產生的有機酸的存在電子被析氫反應消耗掉，從而促進鋁合金局部腐蝕的產生。整個腐蝕過程中，生物膜發揮著重要作用，整個腐蝕過程幾乎都是在生物膜內完成的，材料表面的生物膜是非均勻的，生物膜結構和組分的差異也是導致材料局部腐蝕的關鍵[32]。鋁合金表面霉菌生物膜具有不均一性（圖2a），從而形成大量的陽極和陰極反應活性位點，大量陽極活性位點的產生是導致鋁合金發生大面積點蝕的原因。

2.2 濃差電池腐蝕機制

當同一種金屬不同部位所接觸的介質具有不同濃度時，引起了電極電位的不同而形成的腐蝕電池，稱作濃差電池，氧濃差電池是造成金屬材料局部腐蝕的主要機制之一。對于氧濃差電池，富氧區電極電位較正，為金屬陰極；而貧氧區電極電位較負，為金屬陽極。氧濃差電池的形成可以顯著地加速金屬材料陽極區的溶解，從而導致局部腐蝕[33,34]。海洋環境中，鋁合金典型的局部腐蝕機制如圖4所示[35]。從圖4可以看出，在無霉菌存在條件下，Cl-存在下會破壞鋁合金表面鈍化膜，進而誘發點蝕，隨著腐蝕的進行，腐蝕產物Al（OH）3在點蝕坑部位的堆積直接造成了腐蝕坑內的厭氧環境，進而形成氧濃差電池。在氯離子催化作用下，腐蝕坑內作為陽極發生氧化反應（反應1）釋放電子，電子傳遞到其他部位用于氧氣的還原（反應2），從而顯著地加速鋁合金局部腐蝕，導致鋁合金材料失效。在霉菌存在條件，鋁合金氧濃差腐蝕機制更為復雜。霉菌在鋁合金表面吸附之后很快就會形成一層生物膜，生物膜一旦形成之后很難徹底剝離和去除，霉菌腐蝕過程與其在材料表面形成的生物膜密切相關。生物膜主要是由于微生物在材料表面特定的活性位點上附著，進一步在微生物自身生命活動及其與基體材料作用下形成一種復雜凝膠狀混合物，主要成分是水、腐蝕產物和胞外聚合物（EPS）。EPS的主要成分是多糖、蛋白質、核酸和脂類。生物膜的形成是伴隨著微生物的生長和消亡以及環境不斷變化的動態過程[36]。因此，鋁合金霉菌腐蝕也是一個動態的過程。

霉菌是好氧型微生物，其生長代謝過程中會消耗大量的氧氣。生物膜形成后期，在生物膜下因為霉菌對氧氣的大量消耗會伴隨著產生厭氧和缺氧區，另外腐蝕產物局部堆積也會限制氧的擴散從而也導致厭氧區的產生[37]。Imo等[38]研究了煙曲霉菌對鋁的腐蝕行為，結果發現，鋁腐蝕速率增加是由生物膜的不均一性導致的氧濃差電池引起的。霉菌生物膜下氧濃差電池腐蝕機制更為復雜，首先生物膜的附著和形成可以導致更多貧氧區的產生，從而為氧濃差電池的形成創造了良好的條件；其次，霉菌在代謝過程中會代謝大量的有機酸，對于鋁合金表面氧化膜的破壞性增強，可以直接促進形成更多點蝕活性位點；另外，初期酸蝕可能是導致點蝕快速生長的一個重要原因。這些因素都會對圖4中鋁合金點蝕的生長和擴展產生重要影響，但是近年來關于鋁合金霉菌作用的氧濃差腐蝕機制報道并不多見，后續研究仍然需要加強。

2.3 其他腐蝕機制

Silva等[39]研究發現，黑曲霉可以改變本體溶液的pH值，通過原子力顯微鏡測試表明，黑曲霉在鋁合金表面吸附的部位發生了明顯的腐蝕，這表明霉菌可以直接與鋁合金相互作用，影響鋁合金的腐蝕過程，但是霉菌是如何通過直接接觸改變鋁合金腐蝕行為目前尚不清楚。Corvo等[26]研究發現，和陽極氧化鋁合金材料相比，整體而言非陽極氧化鋁合金表面霉菌的量要高出一個數量級左右，這也說明霉菌更傾向于在鋁合金表面生長，而且霉菌能夠與鋁合金直接相互作用，一方面促進霉菌的生長代謝過程，另一方面也加速了鋁合金的腐蝕破壞。其他研究者也確認了鋁合金表面處理差異與其表面霉菌菌量之間的上述對應關系[31]。

Jirón-Lazos等 [31]提出了霉菌和鋁合金直接電子傳遞（DET）機制，揭示了霉菌直接電子傳遞和酸蝕耦合局部腐蝕機制（圖3），但是需要說明的是，霉菌和鋁合金界面電子直接傳遞機制目前尚缺乏直接的證據證明。先前的報道表明，霉菌存在條件下，鋁合金的陰極和陽極反應速度都明顯增加[29]。對于陽極反應鋁的溶解，霉菌的存在很有可能是由于加速了電子的轉移從而促進了鋁的陽極過程，在這個過程中，霉菌是非常有可能通過直接轉移電子途徑加速鋁的溶解。上述霉菌和鋁合金的直接相互作用也可以間接地證明[26]。對于鋁合金腐蝕的陰極反應可能涉及到吸氧和析氫反應，析氫反應主要來自霉菌代謝產生的有機酸，上述已經詳細說明，在此不贅述。然而對于吸氧反應來說，由于霉菌是好氧微生物，其通過自身生物催化可以顯著地加速氧的還原，陰極反應的加速反過來也可以促進電子的轉移，導致陽極反應速度的增加[40]。先前的研究工作中已經證明厭氧的硫酸鹽還原菌（SRB）在缺少碳源的條件下能夠在細胞表面產生納米線從而通過直接電子傳遞從鐵基體獲得電子生長，直接加速碳鋼的局部腐蝕[40,41]。但是對于霉菌來說，目前尚沒有發現霉菌能夠在特定環境和條件下在細胞表面產生納米線用于獲取鋁合金釋放的電子。目前研究發現，微生物腐蝕過程中電子傳遞途徑主要包括[36]：（1）細胞壁直接與金屬表面接觸：電子通過細胞色素C （Cytochrome C）等膜蛋白進行傳遞；（2）依靠生物納米線的電子轉移：細菌通過形成生物納米線（pili）與金屬形成電子傳遞的橋梁；（3）電子載體依賴型的電子轉移：電子通過電子載體如核黃素和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）進入細胞膜。

目前鋁合金霉菌腐蝕研究主要以腐蝕行為為主，霉菌和鋁合金之間的電子轉移過程研究仍然比較匱乏。因此后續研究中，非常有必要通過原位和非原位的手段來著手研究霉菌腐蝕電子轉移路徑及影響因素，從而為鋁合金霉菌腐蝕防護提供理論依據和指導。

在海洋環境中，鋁合金構件表面Cl-是無法避免的，Cl-的存在會對鋁合金表面鈍化膜產生嚴重的破壞作用，從而誘發鋁合金局部腐蝕。先前的報道表明，霉菌和Cl-可以通過協同耦合作用加速鋁合金的腐蝕過程 [30]。在鋁合金局部腐蝕破壞過程中，Cl-主要起到自催化的作用，加速Al的溶解，如圖4。霉菌在該過程中既可以起到生物的催化作用，又可以參與到鋁合金腐蝕的陰陽極反應中，如上所述。因此，在實際環境中，鋁合金的破壞過程和腐蝕機制更為復雜，不能單一的歸結到某一因素中，而是一個多因素耦合的過程。但是在整個鋁合金腐蝕破壞的過程中，研究結果表明，微生物包括霉菌在內起到非常重要的作用。近年來微生物腐蝕機制研究已經取得了很大的進展，在各種環境中的硫酸鹽還原菌腐蝕機制已經逐漸清晰，但是微生物的種類和數量巨大，微生物腐蝕機制非常復雜，實驗室條件又很難真實地模擬自然環境。因此，對于鋁合金霉菌腐蝕研究來說，未來仍然需要更多的科研工作者進行大量的研究工作，借助目前現有的先進技術，從微觀尺度原位研究霉菌腐蝕行為、電子轉移路徑是非常有必要的，但是也面臨著巨大的挑戰。

3 鋁合金霉菌腐蝕防護

微生物腐蝕控制策略目前普遍采用的方法主要有殺菌劑、緩蝕劑、抗菌涂層、生物抑制法等，殺菌劑是目前應用最為廣泛的控制微生物腐蝕的方法，但是殺菌劑大規模的使用會對環境造成二次污染[42-44]。作者在先前的工作中嘗試利用物理磁場來控制微生物腐蝕，且取得了很不錯的效果[45]。對于鋁合金霉菌腐蝕來說，其防護策略可以從兩個方面著手。第一，對于封閉和半封閉環境中，使用殺菌劑可以有效地控制霉菌腐蝕，但是因為生物膜的保護作用，殺菌劑對于生物膜中的霉菌的殺滅效果不是很理想[46]。第二，可以通過構筑抗菌涂層及其他特性涂層防止霉菌在鋁合金構件表面的附著，從而起到控制霉菌腐蝕的目的[47,48]。

目前關于鋁合金霉菌腐蝕控制方法研究的報道仍然有限。Wang等[49]研究了環境友好型和高效殺菌劑吡啶硫酮鋅對鋁合金霉菌腐蝕的影響，結果表明，吡啶硫酮鋅使用濃度僅為20 mg/L時，可以顯著地抑制霉菌在鋁合金表面的附著和吸附以及生物膜的形成，鋁合金腐蝕速率下降了94%。Imo等[50]研究認為，胡椒提取物可以有效抑制煙曲霉的生長，從而起到控制鋁合金霉菌腐蝕目的，提取物的最低霉菌抑制濃度在10~19.5 mg/L之間，與提取條件有關。石嬌等[51]在鋁合金表面構筑了一種有機硅改性環氧樹脂復合涂料，結果表明，該涂層能夠顯著提高鋁合金耐霉菌腐蝕性能，其加入絹云母粉則效果更好。趙立華等[52]研究認為，高強鋁合金陽極氧化層耐霉性能良好，炮油涂層、涂漆層耐霉性能較差。

鋁合金構件表面一旦形成霉菌生物膜，將很難徹底清除[53]。因此，未來鋁合金霉菌防護領域研究首先要著重開發先進環境友好型抗菌涂層，從源頭上控制霉菌在鋁合金構件材料表面的吸附。另外在已經形成霉菌生物膜的構件表面，可以使用一些霉菌殺菌劑直接將生物膜中霉菌殺死，但是霉菌在特定條件下會通過基因變異而產生抗藥性；也可以采取一定的措施將霉菌生物膜徹底清除，但是霉菌生物膜的完全去除仍然面臨著巨大的挑戰。

4 總結和展望

沿海濕熱環境，霉菌腐蝕問題嚴重威脅著各種高端裝備鋁合金構件的長期安全服役，鋁合金霉菌腐蝕機制和防護研究已經取得了一定的進展，但是鋁合金的霉菌腐蝕問題仍然還沒有得到徹底解決。首先，霉菌的種類較多，對鋁合金具有腐蝕性的霉菌的分離和鑒定仍然是研究重點之一，霉菌和鋁合金之間的相互作用關系及生物膜形成的關鍵影響因素也有待進一步闡明；其次，鋁合金的霉菌腐蝕機制，尤其是腐蝕過程中電子傳遞機制以及霉菌在鋁合金腐蝕過程中是如何發揮作用的仍然需要進一步研究，霉菌除酸以外其他代謝產物對鋁合金腐蝕過程的影響仍然不明；最后，鋁合金霉菌腐蝕的監檢測和防護研究，是解決鋁合金霉菌腐蝕問題的關鍵。

未來鋁合金霉菌腐蝕與防護研究中，第一要借助當前先進的分子生物學技術，對濕熱海洋環境中霉菌的種類進行分離鑒定，建立霉菌種類大數據庫，為霉菌腐蝕研究創造基礎；第二，要設計合理的原位測試裝置，結合實驗室和現場檢測，原位研究鋁合金霉菌腐蝕過程，著重從微觀尺度通過直接和間接的方法揭示鋁合金霉菌腐蝕過程中的電子轉移路徑以及霉菌和鋁合金之間相互作用關系，為鋁合金霉菌腐蝕防護提供理論依據；第三，要設計合理的原位對霉菌響應的監檢測手段，實時掌握鋁合金構件表面霉菌附著情況；第四，結合目前現有的鋁合金防霉技術和方法，著重開發低毒、高效、環保的防霉殺菌劑，設計適用于海洋環境的多功能抗霉菌附著涂層，為解決鋁合金霉菌腐蝕問題提供新的思路和方法。

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