研究目標：研究海洋環境中典型海洋工程金屬材料表面微生物群落主要組成，揭示不同時間尺度下典型鋼鐵材料在天然海水中的腐蝕速度、表面腐蝕產物特征及其變化規律。在此基礎上，通過開展典型腐蝕微生物及其代謝的生物化學和化學物質對材料腐蝕過程中電化學反應的作用機理,材料表面性質等對腐蝕過程電化學反應的影響機理，以及微尺度下局部腐蝕電化學反應過程等方面的研究，從分子水平揭示典型腐蝕微生物在材料表面的腐蝕作用過程,豐富和完善海洋腐蝕理論，為新型耐蝕海洋材料和防護技術的開發提供依據。

       研究內容：
       （1）利用分子生物學的環境微生物基因組測序和生物群落功能分析手段研究海水和沉積物環境鋼鐵銹層表面微生物群落主要組成，用厭氧微生物培養技術富集培養可能的硫酸鹽還原細菌等腐蝕微生物；通過海水掛片和實驗分析，研究腐蝕生物膜群落在鋼鐵材料表面的形成發展，篩選典型腐蝕微生物；揭示不同時間尺度下典型金屬材料在天然海水中的腐蝕速度及表面腐蝕產物特征及其變化規律；
       （2）研究海洋天然生物膜及典型硫酸鹽還原細菌等腐蝕微生物作用下海洋典型工程金屬材料的微生物腐蝕行為，采用微生物生態、生物和腐蝕電化學及表面微觀形貌分析測量等手段，研究典型海洋用鋼材料的微生物腐蝕特征和腐蝕行為，研究微生物與材料間電子傳遞過程，從材料組織、結構和腐蝕微生物作用機制的角度揭示材料加速腐蝕破壞的機理，闡明工程材料海洋腐蝕過程中微生物腐蝕的關鍵作用過程和破壞作用機理；
       （3）研究海洋環境多種腐蝕微生物（硫代謝菌、鐵代謝菌等）共同作用下材料表面腐蝕電化學反應過程。結合微觀表征技術（掃描電鏡、原子力顯微鏡等）和微區電化學測試技術（如微陣列電極，掃描電化學顯微鏡等），研究微生物所致材料表面腐蝕的局部電化學反應過程，探討多菌種對局部電化學反應影響的協同效應。結合相關測試數據，揭示微生物及其代謝產物分子對材料腐蝕局部電化學反應的作用機理。進而通過模擬計算及微觀檢測手段，從分子水平研究代謝產物分子對腐蝕電化學反應過程的影響機制，建立微生物所致材料局部腐蝕的腐蝕作用模型；
       （4）制備具有不同潤濕性、荷電性表面（如疏水、正電等單一特征表面），通過分子模擬計算和微觀檢測手段，研究表面潤濕及荷電特性與材料表面分子間作用的相關性，探究代謝產物分子與具有不同特性表面的分子間作用機理，揭示表面特性對材料電化學反應的影響機制。在此基礎上，制備具有不同潤濕性能和電荷特性的復合表面（如正電/疏水、正電/親水、負電/疏水等復合特征表面），研究潤濕特性和電荷特性對腐蝕微生物典型代謝產物分子與材料表面分子間作用協同效應，揭示兩種表面特性對典型材料表面電化學反應過程的協同作用機制。
 
       承擔單位：中國科學院海洋研究所、中國科學院金屬研究所
       課題負責人：段繼周
       參加人員：侯保榮、張盾、劉福春、王鵬、史洪微