海洋环境是最为苛刻的腐蚀环境，海洋资源开发和海洋国防等相关设施如深海船舶不可避免的会遭受海洋腐蚀的破坏。在海洋环境中，微生物腐蚀(MIC) 的速率可达4 mm/a，比非生物腐蚀大1 ~ 2个数量级，严重威胁着海洋装备和工程设施的安全服役。目前，海水冷却系统选材从早期的紫铜、铝黄铜、不锈钢，发展为耐海水腐蚀性能较好的铜镍合金，被广泛用于船舶主、辅机的冷却水管、海上采油平台的消防管路等。然而海洋工程用铜镍合金管材腐蚀穿孔问题却屡见不鲜。

基于上述论述，中国海洋大学材料科学与工程学院陈守刚教授团队致力于实际涉海铜镍合金管材在海洋环境以及特定加工构件实际工况下的成膜特性及耦合腐蚀机制，通过科学量化微生物膜及代谢产物、腐蚀电化学、应力应变、材料微观成分组成等方面主要参数间的关联，全面客观地评估单/多环境因子体系下铜镍合金的微生物腐蚀机制。相关研究成果近期发表在国际材料领域一流学术期刊Corrosion Science (2023, 211: 110911)上，题目为“Biogenic H₂S and extracellular electron transfer resulted in two-coexisting mechanisms in 90/10 Cu-Ni alloy corrosion by a sulfate-reducing bacteria” (两种微生物腐蚀机制共存)的最新研究成果。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010938X22008290

论文系统性的对硫酸盐还原菌(SRB)所致铜镍合金的腐蚀进行了解析，明确了铜镍合金的微生物腐蚀行为和机制。该研究是课题组继在腐蚀性微生物作用于金属铜和镍的腐蚀机制研究(npj Materials Degradation, 2023, 7(1): 1-16;Journal of Materials Science & Technology, 2020, 47: 10-19) 之后，在微生物腐蚀研究方面的又一重要标志性成果。研究表明优化铜镍合金成分是改善铜镍合金耐腐蚀性能的一个重要方法，探索合金元素影响铜镍合金耐微生物腐蚀性能的机理有着重要意义。

基于90/10铜镍(Cu-Ni)合金在D.vulgaris(脱硫弧菌，ATCC 7757) 存在下的微生物腐蚀机制详细探究，发现该合金的腐蚀速率随有机碳匮乏水平的不同而显著变化，这归因于不同浓度的生物源H₂S和D.vulgaris所致的细胞外电子转移(EET)路径。生物源H₂S导致90/10 Cu-Ni合金上形成的钝化膜的降解，合金上出现点蚀和晶间腐蚀。20 ppm (w/w) 核黄素显著加速了合金的重量损失 (增加了52%)，EET路径导致合金中镍的局部腐蚀。研究发现两种不同的机制，即EET-MIC和M-MIC，共存于D.vulgaris所致90/10 Cu-Ni合金的微生物腐蚀过程中，这项工作是一个有趣的“合金”系统的例子，涉及两种主要类型的MIC共存。

论文第一作者是中国海洋大学博士研究生蒲亚男，通讯作者为中国海洋大学陈守刚教授。该项工作得到了国家自然科学基金山东联合基金重点项目、国家自然科学基金面上项目和中央高校基本科研业务费的支持。

D.vulgaris所致90/10 Cu-Ni合金的双重MIC机制示意图

*感谢论文作者团队对本文的大力支持。