获奖项目名称：

耐辐照纳米改性高温涂料

第一完成单位：

东北大学

项目联系人：

王金龙

联系人电话：

18640543277

联系人邮箱：

wangjinlong@mail.neu.edu.cn

项目简介：

  本项目属于特种防护涂层技术领域，聚焦核动力设备在高核辐射、高温（核岛瞬时温度超 400℃）、高盐、高压等多场耦合苛刻环境下的腐蚀防护难题，由东北大学联合中国核动力研究设计院、中国舰船研究设计中心等 5 家单位共同研发，研究周期 2017-2024 年，旨在突破传统核用涂层技术瓶颈与国外垄断，开发具备自主知识产权的长寿命耐辐照高温防护涂层。
  当前核动力装备防护面临双重挑战：技术上，传统有机涂层耐辐照性差，1×10⁵Gy 即失效，远低于核岛 10⁷Gy 需求、耐热不足：200℃以上易分解、易萌生裂纹且施工受限，需 120-250℃固化；产业上，我国核电站 90% 涂料依赖进口，美国 PPG 等品牌耐辐照涂料对华禁运，严重威胁供应链安全。国内现有成果仅能短期耐 350℃，无法满足长期服役需求。
  项目围绕核心需求构建完整成果体系，突破五大关键技术：一是一次成膜与二次成膜协同技术，通过有机硅常温固化，解决核岛畸形部件施工难题，辅以高温纳米金属颗粒 / 搪瓷粉二次成膜，实现 650℃高温长效服役，施工适应性提升 80% 以上；二是高温自适应与自修复技术，优化纳米金属粉，粒径 50-100nm，质量分数 8%-12%与陶瓷填料配比，调控热膨胀系数，裂纹自修复效率达 90%，涂层寿命延长 3-5 倍；三是“迷宫效应”防腐蚀结构，利用二维层状材料如滑石粉、石墨烯等定向铺叠，构建致密阻隔网络，腐蚀介质渗透速率降至传统涂层 1/10；四是抗辐照与多场耦合评价技术，通过化学键合界面设计与辐照屏蔽填料协同，使涂层耐辐照剂量达 6×10⁷Gy，超进口涂料4倍，并建立了多场耦合评价平台；五是工程化应用工艺，优化喷砂、酸洗等预处理及喷涂参数，制定行业工艺规范，确保批量生产稳定性。
  项目实现三大层面创新：基础理论上，首次揭示热—化—核多场耦合下涂层失效机制，建立纳米颗粒弥合空隙模型，推动研究从 “经验驱动” 转向 “理论驱动”；核心技术上，突破 “耐辐照—耐高温—防腐—施工性” 兼顾瓶颈，单涂层集成多功能，简化施工流程；产业层面，打破国外垄断，2023 年军内鉴定确认 “可替代进口”，成本较进口涂料降低 30%-50%。学术上填补核用涂层多场耦合失效研究空白，丰富防护涂层理论体系；产业上保障核电装备自主化，带动上下游产业链升级；国防领域为反应堆压力容器、蒸汽管路等核心部件提供防护，经 15 年实船验证，确保核动力装备 10 年以上安全服役；极力提升核安全水平，助力 “双碳” 目标，同时培养核科学与材料科学复合型人才，具备显著的学术、产业、国防与社会价值。