近期，江汉大学爆破研究院土木工程灾害研究团队在工程材料腐蚀劣化损伤机制研究方面取得突破性研究成果，研究论文“Structural characteristics and chloride intrusion mechanism of passive film”在国际知名学术期刊《Corrosion Science》（中科院一区TOP，影响因子7.720）发表。精细爆破国家重点实验室徐龙军教授为论文第一作者，朱兴吉博士为论文通讯作者，哈尔滨工业大学（威海）吴盼刚博士生为论文共同通讯作者，谢礼立院士对研究工作进行了指导，江汉大学精细爆破国家重点实验室为第一完成单位和第一通讯单位。研究工作得到国家自然科学基金联合基金、中央引导地方科技发展基金和湖北省重点实验开放基金的资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.corsci.2022.110563
在钢筋混凝土结构中，钢筋表面的钝化膜作为对抗钢筋腐蚀的最后一道防线，其性能与状态是决定结构劣化损伤速率和程度的决定性因素。因钝化膜结构仅有几个原子的厚度，进行纳米尺度的研究对测试仪器的灵敏度要求极高，故此前针对钝化膜微观精确结构的研究较少，而涉及混凝土环境中生长的钝化膜的微观精确结构和生长过程的研究完全缺失，氯离子等有害离子对其损伤的机理也尚未得到明确证实。本研究展示了模拟环境中钝化膜损伤形态的实验结果，建立了演绎图，确认了特殊失效模式的存在。为找到理论支撑，在纳米尺度上探索了钝化膜的精细结构特性，提出钝化膜的五层结构组成系统，更新了现有的无源膜结构理论。同时，发现在氯化物的作用下，致密的内钝化膜中出现了许多可极大促进内外离子的交换离子通道，作为对传统钝化膜损伤理论的重要补充，它可以用来解释实际腐蚀中缺陷区的出现和氯离子的集中侵蚀。采用第一性原理，从原子尺度上计算模拟了钝化膜的生长过程、结构分层和氯离子损伤的物理机理。该研究成果将有助于从钝化膜的微损伤角度判断腐蚀的起因和结构承载力的演化，为提高工程材料的耐久性提供理论支撑。
钝化膜精细结构分层
氯离子损伤钝化膜的第一性原理计算结果