金屬防腐，破解千年難題的挑戰與策略

金屬材料腐蝕防護技術的創新是實現有效防護的關鍵。防護技術的發展經歷了從單一策略到多元化防護策略的轉變。當前，陰極保護、涂層保護、材料改性和表面處理等技術已廣泛應用于各種工程設施的腐蝕控制。納米技術、自修復材料、生物誘導礦化等前沿技術的應用，為金屬材料腐蝕防護提供了新的解決方案。

近日，中國科協會刊《科技導報》刊發了我國海洋腐蝕與防護專家、中國工程院院士侯保榮教授的文章《金屬材料腐蝕研究：挑戰、策略與未來》。我們特此摘錄，以饗讀者。

侯保榮院士開展海洋腐蝕防護調查

侯保榮，海洋腐蝕防護專家，主要從事海洋環境腐蝕機理與海洋工程裝備防護技術研發及應用研究。1942年1月出生于山東省菏澤市曹縣。1994年畢業于東京工業大學，獲博士學位。2003年當選中國工程院院士。

金屬材料腐蝕研究：挑戰、策略與未來

侯保榮

在人類文明的發展歷程中，金屬材料以其卓越的物理和化學性質，扮演著不可或缺的角色。從古代的銅器、鐵器到現代的航空航天器和深海探測設備，金屬材料的應用幾乎滲透到了社會的每個角落。然而，伴隨著金屬材料廣泛應用的，是腐蝕這一普遍而復雜的問題。腐蝕不僅影響材料的性能和使用壽命，更可能引發安全事故，造成巨大的經濟損失和環境污染，特別是在海洋、工業和自然環境中，腐蝕問題尤為突出。因此，深入研究金屬材料的腐蝕機理，開發有效的防護技術和材料，不僅是材料科學領域的一個重大挑戰，也是保障人類社會可持續發展的關鍵。

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腐蝕現象的普遍性與嚴重性

腐蝕是材料與環境交互作用下的自然現象，幾乎無處不在。金屬材料在自然環境中的腐蝕行為，如氧化、氫脆、應力腐蝕開裂等，不僅影響其機械性能，還可能導致結構失效，特別是在海洋環境中，高鹽度、波動的溫度和壓力、溶解氧及海洋生物活動等因素，加速了腐蝕過程，對港口設施、海上平臺、船舶、海底管道等關鍵基礎設施的完整性和耐久性構成了嚴重威脅。此外，工業環境中的腐蝕同樣不容忽視，如化工設備、電力設施、交通設施等方向或領域，腐蝕問題同樣嚴峻。

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腐蝕帶來嚴重經濟損失

腐蝕帶來的經濟損失是全球性的問題。據全球腐蝕調查報告，腐蝕損失約占全球國民生產總值（GNP）的3.4%。具體到中國，2014年腐蝕總成本高達21278.2億元人民幣，占國內生產總值（GDP）的3.34%。這一數字不僅凸顯了腐蝕問題的普遍性和嚴重性，也表明了開展腐蝕防護研究的緊迫性。腐蝕導致的直接經濟損失包括材料更換、設備維修、研發投入等，而間接損失則涉及人員傷亡、環境破壞、產品質量降低等。

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腐蝕防護策略

鑒于金屬材料腐蝕的嚴重性和腐蝕成本的高昂，開展腐蝕防護研究顯得尤為必要。通過科學研究，可以深入理解金屬材料的腐蝕機理，開發有效的防護技術和材料。例如，通過電化學保護、涂層防護、陰極保護及使用耐蝕合金等方法，可以顯著提高金屬材料的耐腐蝕性能，延長其使用壽命，減少維護成本和潛在的安全風險。據估計，如果采取有效的腐蝕控制策略，可以避免25%~40%的腐蝕損失，減少5000億~8000億元人民幣的經濟損失。

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防護技術的創新與應用

金屬材料腐蝕防護技術的創新是實現有效防護的關鍵。防護技術的發展經歷了從單一的涂層保護到多元化防護策略的轉變。當前，陰極保護、涂層保護、材料改良和表面處理等技術已廣泛應用于各種工程設施的腐蝕控制。納米技術、自修復材料、生物誘導的礦化等前沿技術的應用，為金屬材料腐蝕防護提供了新的解決方案。此外，智能化技術的發展，如實時監測和微預警系統，將進一步提升防護效率和響應速度。

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智能化與綠色化防護

環境保護和可持續發展的要求，促使金屬材料腐蝕防護領域向綠色防腐轉型。環境友好型防腐材料和施工技術的研發，如生物基涂料、非重金屬防腐體系和生態兼容的防護措施，已成為研究的熱點。智能化監測技術，如電化學噪聲監測、超聲導波檢測和光纖傳感技術，能夠實現對腐蝕過程的實時監控和早期預警。大數據和人工智能技術的應用，進一步提高了腐蝕監測的準確性和效率。

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國際合作與未來方向

金屬材料腐蝕與防護是一個全球性問題，需要國際社會的共同努力。加強國際交流與合作，共享研究成果，制定統一的防腐標準和規范，對于提高全球防腐技術水平具有重要意義。未來金屬材料腐蝕與防護領域將朝著智能化、綠色化和集成化的方向發展。智能化技術將實現更精準的腐蝕預測和管理；綠色防腐技術將減少環境污染和生態破壞；集成化策略將綜合材料科學、生物技術、納米技術和信息技術等多學科成果，形成全方位的腐蝕防護體系。

面對不斷增長的工業需求和日益嚴峻的腐蝕挑戰，必須加強基礎研究，推動技術進步，完善管理體系，以確保經濟的健康發展和環境的長期保護。

供　　稿：科技導報社

責　　編：李蕙帆

審　　核：張敬一

值班編委：宋玉榮