我团队构建海洋装备“防腐+感知”一体系统

9月23日，记者从中国科学院海洋研究所获悉，该所海洋材料腐蚀损伤机制与智能感知研究组联合中国科学院北京纳米能源与系统研究所研究团队，在《自然·通讯》在线发表最新研究成果。新研究构建了一种波浪驱动的管状多界面动态双电层系统，让海洋装备借助海浪既能“防腐蚀”，又能“感知”海况和方位。

海洋装备长期浸泡在海水中，涂层破损与金属腐蚀影响服役安全，状态监测和阴极保护又受限于长期供能与维护难题。利用波浪等可再生能源开展腐蚀防护与环境感知，成为海洋工程安全服役亟须解决的问题。

研究中，团队设计了内外液路连通的管状结构：管外采用全氟乙烯丙烯共聚物（FEP），管内采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），二者与水接触均形成双电层。波浪作用下，界面双电层周期性组装、解离，并通过电荷接力与协同释放提高电能输出。对照实验表明，该系统性能的提升主要来自多界面动态双电层耦合，而非单一界面的作用，这为有效捕获波浪能提供了物理基础。

在金属腐蚀防护方面，该系统通过多器件阵列扩展捕获波浪能，为金属提供阴极保护电流。中国科学院海洋研究所研究员王秀通介绍，传统阴极保护通常需要外部电源或牺牲阳极，而新系统无需外部电源，也不必消耗阳极，就能让金属电位负移到保护区间，实现自供能阴极保护。

同时，该系统还能利用动态双电层电信号监测涂层状态。涂层完整时，绝缘屏障使电流响应接近零；局部破损暴露金属基体后，波浪作用下会产生可辨识的预警电流，实现原位监测。

在环境感知方面，研究借鉴弱电鱼通过电信号感知环境的方式，将波浪扰动转化为可读电信号，利用电流幅值及时序变化识别波浪状态。受鱼群协同感知启发，团队构建由近端主电极与四个方位辅助电极组成的主-辅电极阵列，将不同位置响应组织为可协同解码的空间信号，增强方向差异和远端感知能力，实现方位信息编码与空间感知。

该研究为海洋装备绿色供能、腐蚀防护与智能感知一体化提供了新思路。