海洋工程装备的腐蚀，很多时候并非海水本身的原因，真正的推手，是那些肉眼看不见的微生物。

在船舶底部、海上平台桩腿、海底管线表面，铜绿假单胞菌等微生物会迅速聚集，分泌出胞外聚合物，形成一层致密的生物膜。这层膜既是阻挡杀菌剂渗透的物理屏障，也制造出局部腐蚀微环境，不断加速金属材料的破坏。传统防污涂层依赖铜离子的持续释放来抑制微生物，但这种“牺牲式”策略的短板很明显——涂层长效性不足，高浓度铜离子释放还伴随着海洋生态毒性风险。近年来兴起的纳米酶催化技术，能够在装备表面原位产生活性杀菌物种，看似是一条新路，但海水中的过氧化氢浓度极低，纳米酶的催化反应缺少足够“燃料”，效率大打折扣。

原子级“电子杠杆”破解催化瓶颈

东北大学材料科学与工程学院王福会教授团队徐大可教授课题组，给出了一套从原子尺度着手的解决方案。相关研究成果近日发表于国际权威期刊Advanced Materials。研究团队向FePt金属间化合物纳米酶中引入杂原子银（Ag），制备出L-FPA纳米酶。银的引入如同一根精密的“电子杠杆”，撬动了铁和铂原子之间的电子重新分布，使催化活性中心铂的d带中心向费米能级上移了0.59 eV。这一微观层面的调整，显著增强了对过氧化氢的吸附亲和力，即便在过氧化氢极度匮乏的海洋环境中，催化反应仍能高效运转。

三重类酶活性协同瓦解生物膜

更值得关注的是L-FPA纳米酶展现出的三重类酶活性协同效应。卤过氧化物酶模拟活性利用海水中天然富集的氯离子持续生成活性氯；NADH氧化酶模拟活性消耗细菌的能量分子NADH，从源头扰乱其代谢；过氧化物酶模拟活性则产生强氧化性的羟基自由基。这三路攻势在生物膜内部同时展开，引发活性氯、活性氧生成，实现胞外聚合物屏障瓦解、细菌细胞膜结构破坏、细菌代谢系统性崩溃的多层次打击。

长效稳定，走出实验室

实验数据印证了这套“组合拳”的威力：L-FPA纳米酶对铜绿假单胞菌生物膜的抑制率达99.9%，成熟生物膜清除率达98.4%，微生物腐蚀抑制效率达99.3%。即使在过氧化氢浓度低至500纳摩尔每升的极端“贫燃料”条件下，生物膜抑制率仍能维持在92.1%。长期稳定性是海洋防污材料能否走出实验室的关键指标。研究人员将L-FPA纳米酶在人工海水中预处理120天后，其抗生物膜效率仅下降3%。此外，该纳米酶可便捷地掺入树脂涂层，为开发可实际应用的海洋装备防污防腐涂层提供了明确的技术路径。

这项研究从原子尺度阐释了纳米酶催化活性的电子结构调控机制，为海洋复杂环境下长效防污剂的理性设计与微生物腐蚀的高效抑制，提供了新的理论框架和技术路径。上述工作获得国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国博士后科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金的支持。