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基于腐败希瓦氏菌诱导矿化作用的损伤涂层修复行为研究

腐蚀防护；微生物抑制腐蚀；自修复涂层；生物矿化

针对目前严酷的海洋腐蚀环境造成涂层破损问题突出，而现有自修复涂层主要依赖服役环境中力学破坏或腐蚀反应造成的局部pH变化等触发修复机制，本研究利用海洋环境中广泛存在的金属离子及微生物代谢作用，在模拟海水培养基中使碳钢上的受损环氧涂层通过腐败希瓦氏菌的生物矿化达到自修复效果。实验结果表明，划伤区域被完全填充且其金属暴露处并未出现明显腐蚀产物，矿化产物主要为方解石碳酸钙和有机质。证明在模拟海水培养基浸泡14天后，腐败希瓦氏菌可以选择性的在划伤区域处完成修复，且矿化过程能有效抑制金属腐蚀。EIS结果表明，生物矿化可以修复受损涂层的耐腐蚀性，接种14天后，|Z|_0.01Hz值恢复到~10¹⁰Ω·cm²。通过培养受损环氧涂层在有菌，无菌以及有菌去除钙离子模拟海水培养基中比较，我们证明没有腐败希瓦氏菌或模拟海水培养基中钙离子，就不能发生生物矿化。去除模拟海水培养基碳源物质，人为设置微生物饥饿条件，通过荧光染色结果表明，细菌更喜欢在涂层划痕而不是涂层表面定植，这可能是因为腐败希瓦氏菌可以从钢基质中获取能量以支持其生长。该工作将为开发微生物诱导矿化自修复涂层奠定重要的研究基础，为实现海洋防腐涂层自修复形式提供新的思路。