2025年12月，《自然·通讯》（Nature Communications）正式发表了中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋关键材料全国重点实验室王立平研究员团队的最新研究成果：《Regeneration-repair-strengthening mechanism in the oxidation film damage region of copper-nickel alloys under magnetic field effects》。该研究提出了一种通过磁场实现氧化膜损伤后快速修复的创新策略，成功突破了铜镍合金应用中长期存在的氧化膜损伤后难以修复的瓶颈，为解决海洋工程关键材料的延寿与防护提出了一种新的思路。

硕士研究生王嘉木为论文第一作者，王立平研究员，毛飞雄研究员和宫克副研究员为共同通讯作者。

研究背景

铜镍合金被广泛应用于滨海电厂、船舶的冷凝器及热交换器管道。海水中悬浮的固体颗粒会不断冲刷管道表面，造成氧化膜划伤。划伤区域不仅失去保护，更易诱发局部穿孔，且腐蚀会像“传染病”一样扩散，最终导致管道过早失效。如何实现破损防护膜的快速、高效自修复，一直是国际海洋材料领域的难题。

研究结果

修复加速：扫描振动电极技术测试显示，在磁场作用下，划伤区域的电化学反应信号迅速减弱，9天后其电流密度甚至低于周围完好区域，表明再生膜的抗腐蚀性已优于原始完好膜层。结构优化：无磁场条件下，再生膜为常见的双层结构，外层是抗蚀性较差的碱式氯化铜，且覆盖不均。而在磁场下，再生膜形成了一层均匀、致密的单层结构。成分升级：磁场抑制了外层碱式氯化铜的沉积，同时显著促进了NiO在膜表面的富集。这种“表面富NiO的单层膜”结构此前从未被报道，正是其耐蚀性跃升的关键。

应用前景

未来，这一发现有望发展成为一种新型的海洋工程防护技术，为船舶、海上平台、海底管线等重大设施的长期安全运行与延寿维护，提供低成本、高效率的解决方案，对保障海洋经济可持续发展具有重要战略意义。

图1损伤区域微环境变化及氧化膜再生机制

作者介绍

王立平，研究员、博士生导师，中国科学院宁波材料技术与工程研究所所长，国家杰出青年基金获得者。从事极端环境使役材料的理论与工程应用研究。以第一和通讯作者在Science、Nature Communications、Advanced Materials、ACS Nano发表SCI论文180余篇，他引1万余次，高被引论文8篇，连续4年入选Elsevier全球高被引学者榜单；获授权发明专利150余件，其中美国和日本专利10件。研制的系列特种功能防护涂层材料在海洋工程、航天航空、核电等高技术领域成功应用。获中国青年科技奖，中国五四青年奖章，入选国家万人计划青年拔尖人才和国家百千万人才工程被授予“有突出贡献中青年专家”荣誉称号。研究成果获2016年国家技术发明二等奖（排1）、2020年浙江省科技进步一等奖（排1）、首届全国创新争先奖和2020科学探索奖等。

毛飞雄，博士，研究员，博士生导师，全省极端环境材料表面与界面重点实验室副主任。主要从事海洋材料耦合损伤监测评价及防护技术研究，在Nature Communications、Corrosion Science等期刊发表文章70余篇，申请发明专利、软件著作权30项，参编国家标准5项；主持中国科学院战略先导项目、国家重点研发计划课题、国家自然科学基金项目等20余项。获中国腐蚀与防护学会科技进步一等奖、宁波市专利创新大赛专利金奖。

宫克，博士，副研究员。主要从事海洋材料耦合损伤机理及防护技术研究，在Nature Communications、Corrosion Science等期刊发表文章20余篇，申请发明专利5项。承担/参与国家重点研发计划、2030重大专项、中国科学院先导B项目等高技术项目10余项。获中国腐蚀与防护学会科技进步一等奖。