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。

近日，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提出了一种创新策略，通过在损伤区域的垂直方向施加磁场，实现氧化膜损伤后快速修复。

研究发现，磁场的施加会产生两种作用力：（1）洛伦兹力驱动对流：磁场通过洛伦兹力诱导磁流体动力学效应，如同“无形搅拌”，加速了物质传输和氧气向划伤区的补充，促进了修复初期的成膜反应。（2）磁梯度力精准分选：损伤区域的磁通密度增加，促使顺磁性离子向划痕内部移动，导致划伤区局部pH值升高，加速了Ni^²⁺在表面富集并形成高保护性的NiO。在两种作用力的协同作用下，实现了铜镍合金氧化膜损伤后快速修复，且具有以下优点：（1）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。（2）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。（3）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在氧化膜表面的富集。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。

该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。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。

相关成果以“Regeneration-repair-strengthening mechanism in the oxidation film damage region of copper-nickel alloys under magnetic field effects”为题发表在Nature Communications上（Doi：https://doi.org/10.1038/s41467-025-66216-7），硕士研究生王嘉木为第一作者，宁波材料所王立平研究员、毛飞雄研究员和宫克副研究员为该论文的共同通讯作者。本项成果获得了中国国家杰出青年科学基金（52425501）、国家重点研发计划（2022YFB3808802）和中国科学院战略性先导专项（XDB1210100）的资助。

图1 划痕区域再生氧化膜形貌表征及微区电化学测试

图2 划痕区域氧化膜再生1天后的成分与结构

图3 划痕区域氧化膜再生5天后的成分与结构

图4 划痕区域氧化膜再生9天后的成分与结构

图5 损伤区域微环境变化及氧化膜再生机制

（海洋关键材料全国重点实验室）