电化学阳极钝化技术应用于钛金属在海水中的防腐防污研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51901198
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0103.金属材料使役行为与表面工程
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Titanium and titanium alloys present good corrosion resistance in the marine environment. However, they are susceptible to serious biofouling, which could cause the change of local environmental on the surface of the titanium materials, such as the decrease in the content of dissolved oxygen. The passive film cannot be effectively repaired once it is damaged and the failure of the titanium material will occur. Based on the wide passivation range and high pitting potential of titanium in seawater, this project proposes the idea of using electrochemically anodic passivation for anticorrosion and antifouling. The corrosion resistance of titanium materials can be improved through passivation by applying anodic potential directly in seawater and the passive films can be repaired if they were damaged. Meanwhile, the adhesion behavior of microorganisms can be influenced by the modification of the surface film caused by the anodic passivation. Consequently, the biofouling can be reduced. The project will focus on the study of the dissolving - passivation behaviors and the mechanism of the passive film on the titanium surface in seawater obtained from electrochemically anodic passivation. Furthermore, the influence of different passive films on the adhesion behavior of microorganisms will also be investigated. The effects of different potentials on the corrosion resistance and microbial adhesion will be determined. Additionally, the potential ranges used to enhance the corrosion resistance and to reduce the adhesion rate of marine organisms will be obtained. The knowledge obtained from this research is able to provide a simple and feasible solution for severe biofouling of titanium and titanium alloys in seawater, which is of both theoretical and practical significance.
钛和钛合金在海水中有很好的耐蚀性,但容易遭受海生物污损,污损会造成钛材表面局部环境变化,如溶解氧降低,使得表面钝化膜破损后无法有效修复,长期积累后使得钛材失效。针对钛在海水中钝化区间宽,点蚀电位高的特性,本项目提出使用电化学阳极钝化的思路来进行防腐和防污,通过在海水中直接对钛材进行阳极电位钝化来提高其耐蚀性,并可在钝化膜受到损伤时得到及时修复,同时利用阳极钝化时改变钝化膜表面性质来影响海洋微生物的附着从而降低污损。重点研究电化学阳极钝化对金属表面钝化膜在天然海水和除氧海水中的形成和溶解-修复的影响和机理,以及不同钝化膜表面性质对微生物附着行为的影响规律,明确不同电位对膜层耐蚀性和微生物附着的影响规律,获取可用于加强膜层耐蚀性和降低微生物附着率的电位区间,从而对电位进行有效调控。本项目可为钛材在海洋中的防腐防污提供一项简单易行的方法,具有明确的理论和实际意义。

结项摘要

钛和钛合金在海水中有很好的耐蚀性,但容易遭受海生物污损,污损会造成钛材表面局部环境变化,如溶解氧降低,使得表面钝化膜破损后无法有效修复,长期积累后使得钛材失效。针对钛在海水中钝化区间宽,点蚀电位高的特性,本项目提出使用电化学阳极钝化的思路来进行防腐和防污,通过在海水中直接对钛材进行阳极电位钝化来提高其耐蚀性,并可在钝化膜受到损伤时得到及时修复,同时利用阳极钝化时改变钝化膜表面性质来影响海洋微生物的附着从而降低污损。重点研究了电化学阳极钝化对金属表面钝化膜在海水中的形成和溶解-修复的影响和机理,以及不同钝化膜表面性质对微生物附着行为的影响规律,明确了不同电位对膜层耐蚀性和微生物附着的影响规律,并获取了可用于加强膜层耐蚀性和降低微生物附着率的电位区间,从而对电位进行有效调控。取得的重要结果如下:1)阳极电位越高,钛表面钝化膜层越厚,钝化膜越厚膜层耐蚀性越好,当电位处于1.4~1.8V(Vs SCE)时膜层会发生溶解行为,成分中会出现三价Ti,此时会影响膜层的均匀性和耐蚀性。 2)在施加的电位低于1.0V和高于1.8V时,钛表面以氧化成膜过程为主,因此当表面氧化膜受到破坏时,可迅速得到恢复;而当电位处于1.0V~1.8V之间时,钛表面氧化膜本身就处于一种不太稳定的状态,处于一种溶解-自修复的过程,当受到外部破坏时,会短暂破坏这个平衡,可能无法得到完全的修复。3)无论是在微藻粘附实验中,还是在藤壶幼体附着实验中,Ti1.4和Ti1.5均表现出较低的附着密度和附着率。当钛金属表面存在电流输出时,电流较高的电位区间明显降低微藻的附着密度。4)提出了一种针对钛金属材料的有效防腐防污的保护技术,但长期试验有待验证,一旦效果得到验证,可直接在全钛船体上或钛制管道上进行设计使用。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The effect of a biofilm-forming bacterium Tenacibaculum mesophilum D-6 on the passive film of stainless steel in the marine environment
生物膜形成细菌Tenacibaculum mesophilum D-6对海洋环境中不锈钢钝化膜的影响
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2021.152909
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Science of The Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Yuqiao Dong;Danqing Feng;Guang-Ling Song;Pei Su;Dajiang Zheng
  • 通讯作者:
    Dajiang Zheng
Loading halloysite nanotubes on MXene as functional composite filler towards a polybenzoxazine anticorrosion coating
在 MXene 上负载埃洛石纳米管作为聚苯并恶嗪防腐涂层的功能复合填料
  • DOI:
    10.1016/j.colsurfa.2022.129498
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yajun Deng;Guang-Ling Song;Tao Zhang;Zhiquan Lang;Pengpeng Wu;Dajiang Zheng
  • 通讯作者:
    Dajiang Zheng
Development of a curcumin-based antifouling and anticorrosion sustainable polybenzoxazine resin composite coating
姜黄素基防污防腐可持续聚苯并恶嗪树脂复合涂料的研制
  • DOI:
    10.1016/j.compositesb.2021.109263
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Composites Part B: Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yajun Deng;Lixue Xia;Guang-Ling Song;Yan Zhao;Yanmei Zhang;Yuqing Xu;Dajiang Zheng
  • 通讯作者:
    Dajiang Zheng
Biocorrosion induced by red-tide alga-bacterium symbiosis and the biofouling induced by dissolved iron for carbon steel in marine environment
海洋环境中赤潮藻菌共生引起的生物腐蚀及碳钢溶解铁引起的生物污垢
  • DOI:
    10.1016/j.jmst.2022.02.057
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Materials Science & Technology
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Yuqiao Dong;Guang-Ling Song;Jiawei Zhang;Yahui Gao;Ziming Wang;Dajiang Zheng
  • 通讯作者:
    Dajiang Zheng
不同电位下极化后的纯钛表面生物污损行为
  • DOI:
    10.13208/j.electrochem.210906
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    电化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    戴昭霞;郑大江;宋光铃;冯丹青;苏培
  • 通讯作者:
    苏培

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其他文献

不同电位下极化后的纯钛表面生物污损行为
  • DOI:
    10.13208/j.electrochem.210906
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    电化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    戴昭霞;郑大江;宋光铃;冯丹青;苏培
  • 通讯作者:
    苏培
钝化与过钝化状态下304不锈钢的点蚀行为研究
  • DOI:
    10.13208/j.electrochem.190418
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    电化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈茎;宋光铃;王子明;郑大江
  • 通讯作者:
    郑大江
钝化与过钝化状态下304不锈钢的点蚀行为研究
  • DOI:
    10.13208/j.electrochem.190418
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    电化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈茎;王子明;郑大江;宋光铃
  • 通讯作者:
    宋光铃
新型单丝电极交流探头在3.5wt.%NaCl中的电化学响应规律研究
  • DOI:
    10.13208/j.electrochem.190321
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    电化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邹振文;郑大江;王子明;宋光铃
  • 通讯作者:
    宋光铃
新型单丝电极交流探头在3.5wt.%NaCl中的电化学响应规律研究
  • DOI:
    10.13208/j.electrochem.190321
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    电化学
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  • 作者:
    邹振文;郑大江;王子明;宋光铃
  • 通讯作者:
    宋光铃

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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