海洋環(huán)境是最為苛刻的腐蝕環(huán)境，海洋資源開發(fā)和海洋國防等相關(guān)設(shè)施如深海船舶不可避免的會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4 mm/a，比非生物腐蝕大1 ~ 2個數(shù)量級，嚴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、輔機的冷卻水管、海上采油平臺的消防管路等。然而海洋工程用銅鎳合金管材腐蝕穿孔問題卻屢見不鮮。

基于上述論述，中國海洋大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院陳守剛教授團隊致力于實際涉海銅鎳合金管材在海洋環(huán)境以及特定加工構(gòu)件實際工況下的成膜特性及耦合腐蝕機制，通過科學(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)，全面客觀地評估單/多環(huán)境因子體系下銅鎳合金的微生物腐蝕機制。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在國際材料領(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)性的對硫酸鹽還原菌(SRB)所致銅鎳合金的腐蝕進行了解析，明確了銅鎳合金的微生物腐蝕行為和機制。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制詳細探究，發(fā)現(xiàn)該合金的腐蝕速率隨有機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程中，這項工作是一個有趣的“合金”系統(tǒng)的例子，涉及兩種主要類型的MIC共存。

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

D.vulgaris所致90/10 Cu-Ni合金的雙重MIC機制示意圖