【本报讯】海洋强国建设是我国发展蓝色经济的重要战略支撑。以科技创新培育新质生产力，也对海洋装备的绿色、安全防护提出了更高要求。船舶、海上平台等海洋工程装备长期在复杂海洋环境中服役，海洋生物附着和海水腐蚀不仅会明显增加维护成本，也给近海生态环境保护带来压力。研发环境友好型海洋防护新技术，成为行业迫切需求。立足国家海洋发展战略，燕山大学科研团队围绕利用压电效应实现催化防护的机制开展攻关，研发一种既能防污又能防腐的环境友好型功能涂层，为海洋装备绿色防护探索出全新路径。

传统海洋防护涂层多依靠释放有毒防污剂来防污，靠物理隔绝来防腐。这类技术短期防护效果明显，但在防护过程中会持续释放有毒有害物质，在抑制海洋生物附着的同时可能造成海域生态污染，长期使用还会影响近海海洋食物链；同时，传统涂层主要依靠静态物理阻隔，一旦出现破损，腐蚀容易从破损处快速蔓延，防护寿命受限。

如图1所示，与这种“靠药物防污、靠阻隔防腐”的思路不同，本项目研发的压电机械力催化抗污涂层不额外添加有毒防污药剂，而是收集海浪、海水流动产生的机械能来实现主动防护。简单来说，就是让涂层“借力”海浪和海水流动，自己产生防护效果。海水流动和波浪扰动会使压电复合涂层产生电荷，在涂层内部形成电场，触发机械力催化反应，在涂层表面就地生成超氧自由基等活性氧物质。一方面，这些活性氧能破坏细菌、藻类等微生物的细胞结构，抑制其定植和生物膜形成，从源头减少海洋生物附着；另一方面，涂层自身形成较致密的物理阻隔层，减少海水侵蚀。两种作用同时发挥，实现防污与防腐。

图 1 涂层机理对比

如图2所示，新型压电机械力催化抗污涂层的关键技术链条，可概括为“涂层制备—应用机理—性能对比”三个环节。在制备阶段，团队将具有压电功能的粉体材料与成膜基料复合，形成具有机械力催化活性的涂层体系。涂覆到船体表面后，海浪和水流的持续作用会使材料产生压电极化，在涂层内部形成电场，促进电荷分离并生成羟基自由基、超氧自由基等活性氧物质。这些活性氧能够破坏细菌、藻类细胞结构，抑制生物膜附着；再结合涂层的物理阻隔作用，降低海水腐蚀风险。与传统涂层相比，该技术无需额外投加化学毒剂，可借助海洋环境固有的机械能实现主动防护，在绿色防污和长效防腐方面展现出良好应用潜力。

图 2 压电抗污涂层技术链条示意

该涂层可广泛适配渔船、远洋船舶、海上风电平台、近海海洋构筑物等多种海洋装备。由于无需额外供电、无需投加化学药剂，仅依靠海水流动和波浪产生的机械能即可发挥防护作用，对海洋生态更加友好。目前，团队已前往海边开展实地数据测试。下一步，团队将重点攻克材料在长期海水环境中的稳定性难题，模拟不同海域、不同水流和波浪条件开展验证，持续优化配方和涂覆工艺，加快推动实验室成果走向实际海洋工程应用。

图 3 科研团队前往海边开展实地数据测试

面向国家海洋装备升级与海洋生态保护的双重需求，燕山大学青年科研团队深耕压电机械力催化新材料领域，用科技创新破解传统海洋防护技术的生态短板。该研究为绿色海洋防护提供了新的可行方案，也有助于以科技创新培育海洋领域新质生产力，为建设海洋强国贡献青年科研力量。

来源：燕山大学

编辑：段炎斌