科研人員提出銅鎳合金表面氧化膜修復新策略

銅鎳合金在濱海電廠和船舶的冷凝器及熱交換器管道中應用廣泛，但海水中的懸浮固體顆粒會持續沖刷管道表面，導致氧化膜劃傷，影響設備性能和壽命。劃傷區域不僅失去保護，更易誘發局部穿孔，且腐蝕會像“傳染病”一樣擴散，導致管道過早失效。實現破損防護膜的快速、高效自修復，一直是海洋材料領域的難題。

近日，中國科學院寧波材料技術與工程研究所團隊提出了通過在損傷區域的垂直方向施加磁場，實現氧化膜損傷后快速修復的新策略。

研究發現，磁場的施加會產生兩種作用力。一是洛倫茲力驅動對流。磁場通過洛倫茲力誘導磁流體動力學效應，加速了物質傳輸和氧氣向劃傷區的補充，促進了修復初期的成膜反應。二是磁梯度力精準分選。損傷區域的磁通密度增加，促使順磁性離子向劃痕內部移動，導致劃傷區局部pH值升高，加速了Ni²⁺在表面富集并形成高保護性的NiO。在兩種作用力的協同作用下，研究實現了銅鎳合金氧化膜損傷后快速修復，并表現出修復加速、結構優化、成分升級等優勢。

這一策略突破了銅鎳合金應用存在的氧化膜損傷后難以修復的瓶頸，為解決海洋工程關鍵材料的延壽與防護提出了新思路，有望為船舶、海上平臺、海底管線等設施的長期安全運行與延壽維護，提供低成本、高效率的解決方案。

相關研究成果發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃和中國科學院戰略性先導科技專項的支持。