近日，中国科学院海洋研究所极端环境腐蚀与防护技术研究组在海洋自供能光电化学阴极保护领域取得重要突破，创新研发出稳定长效的有机无机杂化防护涂层，有效解决了传统光电防腐技术无法全天候防护、涂层易脱落的行业瓶颈，为海洋工程绿色防腐提供全新技术方案。相关研究成果已发表于《材料科学与技术学报》。

光电化学阴极保护机制示意图   海洋研究所供图

海洋环境高盐、高湿，海洋平台、海底管线、深海装备等金属结构极易发生腐蚀，是制约海洋工程安全服役的关键难题。光电化学阴极保护是一种绿色环保的新型防腐技术，可利用太阳能激发半导体材料产生电子，转移至金属表面使其保持富电子状态，无需外接电源、无二次污染，摆脱了传统防腐技术能耗高、污染大的弊端。

长期以来，该技术工程应用存在两大核心短板，严重限制产业化落地。一是防护时效性不足，依赖光照驱动，无光环境下防护效果即刻消失，无法实现全天候防护；二是复合涂层界面结合力弱，电荷传输效率低，长期海水浸泡易出现结构剥落、性能衰减，稳定性难以满足深海长期服役要求。

针对该难题，科研团队创新引入共价有机框架材料，通过界面工程技术，构建出兼具共价键合与配位锚定特性的三元有机无机杂化异质结光电防护涂层。该新型结构依托共价有机框架材料发挥双重关键作用，一方面通过共价键大幅降低界面电阻，加速光电载流子分离与传输，提升光能利用效率；另一方面依靠配位作用均匀固定功能纳米颗粒，让涂层结构更稳固、性能更均衡。

多级异质结构形成的阶梯式能带，可精准驱动光生电子定向迁移，实现高效光电防护。相较于传统依靠物理贴合的复合涂层，该共价键合界面结构既搭建了高速电子传输通道，又大幅提升了涂层的结构完整性与化学稳定性，从根源解决了界面脱落、性能衰减问题。

性能测试显示，该新型光电涂层在模拟太阳光照射下，可将金属阴极电位稳定调控至有效防护区间，仅需光照100秒，凭借优异的储能特性，便可实现超9300秒的无光持续防护，彻底突破传统技术“有光防护、无光失效”的短板，长效防护能力大幅提升。

据悉，该策略不仅为海洋防腐光电涂层设计提供全新范式，也为光催化、光电储能等相关领域功能材料研发提供新思路，在深远海装备防护、海洋工程长效防腐领域具备广阔应用前景。

该研究由中国科学院海洋研究所博士后杨玉莹为第一作者，海洋研究所副研究员孙萌萌、研究员张瑞永、研究员段继周为通讯作者，得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金等多项项目支持。

论文相关信息：

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2026.05.046