Новое покрытие для защиты от обрастания и коррозии в глубоком море

Китайские исследователи разработали инновационное поли(оксим-уретановое) (PUDF) покрытие, предназначенное для использования на максимальных глубинах океана. Этот материал обеспечивает комплексную защиту от биологического обрастания и коррозии, что особенно важно для морской инженерии.

Глубоководные исследования открывают новые горизонты, однако морские операции на предельных глубинах ставят оборудование перед лицом суровых испытаний: колоссальное гидростатическое давление, высокая солёность и агрессивные микробные сообщества, вызывающие одновременное обрастание и коррозию. Эти факторы значительно снижают долговечность морских конструкций.

Традиционные многослойные защитные системы часто страдают от расслоения на границах слоев и потери функциональности, что делает их непригодными для таких экстремальных условий. Поэтому разработка единого покрытия, сочетающего синергетические свойства защиты от обрастания и коррозии, оставалась актуальной и сложной задачей.

Для решения этой проблемы команда ученых применила точное молекулярное проектирование и наноинтерфейсную инженерию. Результатом стало интегрированное PUDF-покрытие, включающее антибактериальные молекулы (DFFD) и нанолисты оксида графена (GO-COOH). Эта комбинация формирует систему двойной защиты.

Покрытие проявляет свои внутренние антибактериальные и антиобрастающие свойства, нарушая пуриновый метаболизм бактерий и подавляя синтез нуклеотидов. Параллельно слой оксида графена выступает в роли физического барьера, блокируя проникновение коррозионно-активных ионов и метаболитов. Такая конструкция обеспечивает эффективную защиту от обрастания и коррозии даже в самых суровых глубоководных условиях.

Экспериментальные данные подтвердили эффективность покрытия: в течение двух месяцев оно успешно предотвращало прикрепление макрообрастаний в Восточно-Китайском море (на глубине 2 метра) и развитие микробных сообществ в Филиппинском море (на глубине 7 730 метров). Кроме того, покрытие продемонстрировало высокую стойкость к длительному погружению в симулированной среде с высоким давлением (15 МПа), повышенной соленостью и значительной концентрацией бактерий, подтвердив свои исключительные антикоррозионные свойства.

Данное исследование открывает новые перспективы в разработке высокоэффективных покрытий с синергетическими механизмами защиты для эксплуатации в экстремальных условиях.