近日，海洋环境腐蚀与生物污损实验室、海洋关键材料全国重点实验室侯保荣院士团队联合浙江大学衢州研究院，在海洋防腐涂层领域取得重要进展。研究人员通过界面工程策略，将石墨烯量子点（GQD）与二维MXene超薄纳米片构筑成异质结构，并作为多功能填料引入水性环氧涂层，显著提升了水性环氧涂层在苛刻环境下的防腐性能，相关成果发表于腐蚀领域国际期刊Corrosion Science。

海洋环境是最苛刻的自然腐蚀环境和工业环境，严重威胁船舶、海洋平台及沿海基础设施的服役安全。2024年我国腐蚀成本超4万亿元，海洋腐蚀约占三分之一。水性环氧涂层凭借低挥发性有机物排放、附着力强等特点广泛应用于金属防腐、核设施防护及舰船内舱甲板等场景。水性环氧涂层在固化过程中易形成微孔与微裂纹，水分子、氯离子和氧气等腐蚀介质得以沿缺陷通道渗透至金属基底，引发涂层过早失效。MXene、石墨烯等二维材料已被广泛用于强化防腐涂层，但单一材料普遍面临片层堆叠团聚、分散性差，以及导电性过高诱发电偶腐蚀等固有缺陷，如何实现多组分协同增强仍是该领域亟待突破的核心难题。

针对上述核心难题与需求，研究人员将零维GQDs原位锚定在二维MXene纳米片表面，形成GQDs@MXene异质结构，并利用二者之间的强界面相互作用，构建了具有多级协同效应的复合填料体系。该界面形成的强耦合化学键（Ti-O-C）不仅优化了异质结的电子结构分布，且有效抑制了MXene在水性体系中的本征氧化失活问题，解决了单一MXene填料长期稳定性不足的瓶颈。

图1 GQD/MXene/EP防腐水性涂层体系分子动力学模拟

在防腐机制层面，高长径比的MXene片层在涂层基体中形成迂曲的“迷宫效应”物理屏障，大幅延长了腐蚀介质的扩散路径；与此同时，GQDs提供的丰富含氧官能团可化学吸附并中和渗入涂层的氯离子，从化学层面延缓基底腐蚀的萌生，实现了物理与化学双重防护的有机耦合，赋予GQD/MXene/EP防腐水性涂层优异的长效屏障性能。

图2 石墨烯量子点与二维MXene超薄纳米片构筑的异质结构显著提升了水性环氧涂层在海洋环境下的防腐性能

以上成果为发展下一代低添加量、高耐久、绿色环保的重防腐涂层提供了全新的材料设计平台与理论依据，在船舶与海洋工程、油气管道、轨道交通及基础设施防护等领域具有重要的应用前景。

论文第一作者为中国科学院海洋研究所博士研究生胡钊，通讯作者为中国科学院海洋研究所侯保荣院士、张瑞永研究员及浙江大学衢州研究院彭显云副研究员。该研究得到国家重点研发计划及国家自然科学基金等项目的支持。

论文信息：

Zhao Hu, Ruiyong Zhang*, Xianyun Peng*, Jizhou Duan, Liwei Hou, Baorong Hou*. Interface engineering of graphene quantum dot and MXene heterostructures for synergistic corrosion protection of waterborne epoxy coatings. Corrosion Science 2026, 267, 113865.

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2026.113865