銅鎳合金被廣泛應用于濱海電廠、船舶的冷凝器及熱交換器管道。為了突破銅鎳合金應用中長期存在的氧化膜損傷后難以修復的瓶頸，我國科學家提出了通過磁場實現快速修復氧化膜的創新策略，為解決海洋工程關鍵材料的延壽與防護提出了新思路。
中國科學院寧波材料技術與工程研究所王立平團隊的相關成果近日發表于《自然-通訊》。
在海水中，懸浮的固體顆粒會不斷沖刷銅鎳合金管道表面，造成氧化膜劃傷。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。
作者團隊通過在損傷區域的垂直方向施加磁場，產生了兩種作用力，能夠協同發揮修復作用。
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，如同“無形攪拌”，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。
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。
這個策略不僅修得快，而且修得更好。
修復加速：在磁場作用下，劃傷區域的電化學反應信號迅速減弱，9天后其電流密度甚至低于周圍完好區域，表明再生膜的抗腐蝕性已優于原始完好膜層。
結構優化：無磁場條件下，再生膜為常見的雙層結構，外層是抗蝕性較差的堿式氯化銅，且覆蓋不均。而在磁場下，再生膜形成了一層均勻、致密的單層結構。
成分升級：磁場抑制了外層堿式氯化銅的沉積，同時顯著促進了NiO在氧化膜表面的富集。這種“表面富NiO的單層膜”結構此前從未被報道，正是其耐蝕性躍升的關鍵。
這一發現有望發展成為一種新型的海洋工程防護技術，為船舶、海上平臺、海底管線等重大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，對保障海洋經濟可持續發展具有重要戰略意義。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-66216-7