题目：金属有机框架载控缓蚀体系构建与动力学响应机制研究
主讲：田惠文 研究员（中国科学院海洋研究所）
时间：2024年10月22日（周二）14:30～16:00
地点：学术报告厅
田惠文研究员简介：
田惠文，男，研究员，博导，加拿大卡尔加里大学博士后，美国科罗拉多大学访问学者。主持承担国家自然科学基金、国家重点研发计划子课题、国家863计划子课题、国家高层次人才特殊支持计划青年拔尖人才、中国科学院战略先导专项子课题，国家大科学装置重点课题、国家重点实验室科学基金、山东省重大科技创新工程、山东省重点研发计划、江苏省“双创”人才、加拿大高瞻学者人才基金等国家省部级和横向项目30余项。发表一作和通讯SCI论文50余篇，入选Elsevier工程技术类最高阅读量论文TOP 3，学科顶刊最高引用和最高下载量TOP 1。出版专著纳入“中国工程院重大咨询项目”丛书。
聚焦南海、深远海极端环境重大海工结构缓蚀剂“性能衰减、功能短板、机能欠缺”卡脖子难题，率先提出“低维石墨烯催化、二维水滑石靶向、三维金属有机框架响应”的缓蚀剂负载创新理论，实现“反应活性提升（防腐寿命延长2.5倍）、防护位点精准（靶向性提升2个数量级）、腐蚀因素识别（自修复性提升30%，成本缩减45%）”三个突破。针对油气平台、海洋牧场、跨海大桥、海上风电推行防腐示范工程，入选国家工业强基重点产品、工艺一条龙产学研示范项目，经省级标准协会院士专家组会评达国际领先水平。解决了南海兴旺号深水钻井平台和中海油渤南终端深海管线在强酸、高盐、高速流中的腐蚀难题。实施了全国首个设计寿命达20年的海洋牧场生态化缓蚀剂应用。为西安兵工集团低甲板炮和岛礁炮研制了缓蚀润滑脂。解决了杭州湾大桥、港珠澳大桥、“大湾区”国家示范工程桂山风电场深远海防腐难于维护的痛点。
研究领域：
研究方向一：高性能海水缓蚀剂，南海及油气田强腐蚀海工服役环境下的钢结构界面缓蚀催化活性提升机理和高性能自催化缓蚀新材料研究与应用；
研究方向二：多功能靶向缓蚀剂，超大型海洋钢结构和混凝土中的靶向缓蚀、腐蚀介质净化、降解环境适应机制和多功能负载缓蚀新材料研究与应用；
研究方向三：海工机敏缓蚀涂层，深远海免维护钢结构防腐涂层在多场耦合腐蚀因素下的机能响应规律和自修复自预警型机敏缓蚀添加剂研究与应用。
报告主要内容：
中国科学院海洋研究所始建于1950年8月1日，是新中国第一个专门从事海洋科学研究的国立机构，是我国海洋科学的发源地。70多年来在我国海洋基础研究领域做出了许多奠基性和开创性的工作，引领了我国海洋科学的发展，目前仍然是我国规模最大、综合实力最强的综合海洋研究机构之一。近年来，海洋所围绕“海洋强国”及“一带一路”，积极致力于深海技术装备研发、深海研究体系建设及深海极端环境与战略性资源探索的先导性研究。以我国目前最先进的海洋科学综合考察船“科学”号为代表的科考船队，承担了一系列重要的海洋科学考察航次任务，获取了一大批有重要影响力的成果，深海探测技术及科学研究取得了重要突破，使我国有能力真正走向深海大洋。同时，依托从近海到深海，从南海到西太平洋再到印度洋的科学考察研究，海洋所与“一带一路”沿线国家也建立了密切的合作关系，为建设海洋强国提供了重要的科技支撑。
有机缓蚀剂代表着隔绝氯离子侵蚀的金属基底防锈技术，兼具环保、简捷、经济、高效的开发潜质，摒弃了无机钝化剂环境污染的弊端，即可直接注入与封闭和半开放钢结构基底接触的腐蚀介质流体中，又可充当内掺组分或通过表面涂覆分别用于新建和现役混凝土工程，在迁移到达钢筋表面后进行深层防护，备受海洋工程领域的国际权威标准推重。
“十二五”期间，随着海洋基础设施建设跃升为土木工程领域中投资年比增幅达22.6%的发展制高点，高技术产业的可持续化进深格局也对钢结构与混凝土构筑体系的长寿命保障提出了由高性能、功能化向高耐久、机敏化转型升级的新挑战。在愈趋极端的海洋工程建设腐蚀环境下，更长效的保护寿命需求使重大基础设施缓蚀防护技术的配套跟进任重道远。
传统缓蚀效果提升方法主要是通过修饰分子结构、协同效应和增加浓度来实现的，尚局限于热力学角度研发，然而，缓蚀分子的吸附动力学也是决定膜层生长方式与防护性能演变的两大要素之一，不同的吸附机理同样可以用不同的成膜动力学表征。受困于缓蚀活性基团吸附动力学的不可控特性和缺乏对缓蚀作用分子级微观原位表征方法两个难点的限制，从成膜吸附动力学角度探究和改善防腐性能的研究仍然尚未见报道。
本研究针对上述两个问题，从“新材料”、“新方法”两个角度提出缓蚀成膜吸附动力学理论研究的可行性方案。在“新材料”方面，创新性的将缓蚀剂与金属有机框架三维多孔纳米载体结合，通过“球磨活化法”、“活性屏蔽法“、”分子印迹法”三种策略，实现缓蚀材料在金属有机框架载体中的表面包覆负载、内部原位封装、柔性响应释放，构建了释放行为可调节、成膜吸附动力学高度可控的缓蚀材料纳米负载研究体系。在“新方法”方面，创新性的将“电化学晶体微天平”、“激光共聚焦显微拉曼”、“微区扫描振动电极”三种原位微观实时表征技术结合，通过分子级质量吸附监测、膜层成分和形貌面扫解析、成膜电化学特性原位表征，揭示了缓蚀成膜动力学对防护性能提升的作用机理。
