金屬材料的有效腐蝕防護是關乎國(guó)計民生的重大戰略，而緩蝕劑技術由于具備優異的效果和良好(hǎo)的經(jīng)濟效益，已成(chéng)爲防腐蝕技術中應用最爲廣泛的方法之一。有機緩蝕劑主要通過(guò)分子結構中的雜原子、p鍵或極性基團作爲活性吸附中心在金屬表面(miàn)形成(chéng)一層保護膜，而有機分子與金屬之間化學(xué)鍵的強度直接決定了該保護膜的質量和最終的緩蝕性能(néng)。因此，一般認爲具有更多的活性吸附中心的緩蝕分子會與金屬之間形成(chéng)更強的螯合作用，進(jìn)而可在金屬表面(miàn)生成(chéng)更穩定的吸附膜。但緩蝕劑的分子結構與腐蝕抑制性能(néng)之間具體的構效關系如何，目前依然是緩蝕劑領域亟待解決的難題。

　　進(jìn)入21世紀，可持續發(fā)展戰略已成(chéng)爲世界各國(guó)的共識，從環境保護的角度來看，“綠色”緩蝕劑是如今的重要發(fā)展方向(xiàng)。因此研究對(duì)環境無公害的環境友好(hǎo)型緩蝕劑具有非常重要的學(xué)術價值和實用意義。作爲一種(zhǒng)綠色生物大分子，脫氧核糖核酸（DNA）含有許多配位原子的極性基團，在新型綠色緩蝕劑的應用中具有巨大潛力。

　　近日，中國(guó)科學(xué)院甯波材料技術與工程研究所王立平研究員團隊博士後(hòu)強玉傑通過(guò)系統的電化學(xué)測試、表面(miàn)結構表征、吸附等溫模型以及分子動力學(xué)模拟等方法系統研究了DNA分子對(duì)銅在硫酸溶液中的緩蝕性能(néng)及機理。實驗結果表明，DNA可以作爲銅在硫酸介質中的高效緩蝕劑，緩蝕效率可達90%以上，并在溫度升高以後(hòu)依舊可保持優異的緩蝕性能(néng)。且該緩蝕劑屬于陰極型緩蝕劑，會在銅表面(miàn)生成(chéng)一層緻密的單分子膜，符合langmuir吸附等溫模型。DNA緩蝕膜在銅表面(miàn)具有活性阻滞效應，且爲化學(xué)吸附爲主的混合吸附模式。分子動力學(xué)模拟從分子層面(miàn)上得出了DNA分子及其各組分在銅表面(miàn)的穩定吸附構型及吸附強度，發(fā)現了腺嘌呤核苷酸在DNA緩蝕性能(néng)中所發(fā)揮的主導作用，從而爲同類型緩蝕劑進(jìn)一步的分子設計與應用提供了理論指導。相關研究結果發(fā)表在Applied Surface Science, 2019, 492, 228-238。

　　在之前的工作中，強玉傑已經(jīng)通過(guò)電化學(xué)以及分子模拟技術相結合的方法，研究了一系列吲唑類化合物、咪唑基離子液體等含氮類有機分子對(duì)海工金屬材料的緩蝕性能(néng)及機理。相關研究結果發(fā)表在Journal of Colloid and Interface Science, 2016, 472, 52-59; Corrosion Science, 2017, 119, 68-78; Corrosion Science, 2017, 126, 295-304; Corrosion Science, 2018, 133, 6-16; Corrosion Science, 2018, 140, 111-121。其中兩(liǎng)篇文章入選了ESI高被(bèi)引論文，一篇爲Corrosion Science 2017年年度被(bèi)引頻次最高文章，一篇爲Corrosion Science 2018年年度被(bèi)引頻次最高文章。

　　上述研究工作獲得國(guó)家傑出青年科學(xué)基金（51825505）、國(guó)家自然科學(xué)基金(21676035, 21878029)、廣東省揚帆計劃（2015YT02D025）等的資助。

　　圖1 （a）銅電極在含有不同濃度的DNA的鹽酸溶液中的Nyquist圖，（b）Bode圖，（c）等效電路，（d）吸附機理

圖2 在Cu（111）表面(miàn)上吸附的DNA分子的平衡構型

　　圖3 DNA分子單組分在Cu（111）表面(miàn)上吸附的平衡構型：腺嘌呤核苷酸（A），胞嘧啶核苷酸（C），鳥嘌呤核苷酸（G）和胸腺嘧啶核苷酸（T）

　　（表面(miàn)事(shì)業部/中科院海洋新材料與應用技術重點實驗室 強玉傑）