基於貝殼表面微結構仿生的船舶綠色防污方法研究

《基於貝殼表面微結構仿生的船舶綠色防污方法研究》是依託武漢理工大學，由白秀琴擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於貝殼表面微結構仿生的船舶綠色防污方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：白秀琴
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

海洋污損生物的附著給船舶帶來極大的危害，目前對海洋污損生物的防除主要是通過在浸沒海水的船殼上塗防污塗料來實現的，隨著各國對海洋生態環境保護的日益重視，危害環境及生態系統的有毒防污劑最終將被全面淘汰，研製開發新型綠色防污方法已經成為時代的需要。本項目以貝殼為仿生對象，綜合運用毫米尺度、微米尺度、納米尺度的多種分析手段，獲取貝殼表面形貌的多尺度細觀結構，並用小波理論分離表面粗糙度、波紋度和形狀誤差，對其進行多參數的特徵描述；探討貝殼表面抗海洋污損生物附著的機理，建立貝殼表面結構與其抗海洋污損生物附著關係模型；採用雷射加工仿貝殼表面微結構的陰模復型模板，再採用預聚體真空澆注法進行復型翻模，製備一種包含毫米、微米及納米尺度的仿貝殼表面船舶綠色防污塗層，該塗層能夠同時防止多種海洋污損生物的附著，為開發船舶綠色防污新技術，更好的保護海洋生態環境，維護海洋生態平衡提供新的思路。

結題摘要

海洋污損生物的附著給船舶帶來極大的危害，目前對海洋污損生物的防除主要是通過在浸沒海水的船殼上塗防污塗料來實現的，隨著各國對海洋生態環境保護的日益重視，危害環境及生態系統的有毒防污劑最終將被全面淘汰，研製開發新型綠色防污方法已經成為時代的需要。材料表面微結構影響海洋污損生物的附著性能已經得到了越來越多的認可。本項目以海洋貝殼為仿生對象，通過對船舶的船屬港、船型、船舶泊港時間、兩次塢修間隔時間、航行海區、船速、業務性質、在航率、防污方法等因素的調查，分析了船舶污損生物附著規律；選取抗污能力不同的貝殼，分析了貝殼所處的生態環境及活動形式，並對貝殼抗海洋污損生物附著的因素進行了分析和評價；為研究開發仿貝殼表面微觀形貌的船舶綠色防污技術，提出了一種有效測量貝殼表面形貌的方法，即通過帶有圖像採集系統的光學顯微鏡觀察貝殼表面形貌，初步確定測量貝殼表面形貌的採樣條件，按照該採樣條件對貝殼表面形貌進行多次測量，計算出多次測量結果的表面功率頻譜和累計功率頻譜，根據這兩頻譜圖上的功率譜值的分布情況來驗證貝殼表面合適採樣條件方法的合理性，並綜合運用光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡及原子力顯微鏡等多種測試和分析手段，分別從毫米尺度、微米尺度、納米尺度獲取貝殼表面形貌的多尺度細觀結構，用小波理論分離表面粗糙度、波紋度和形狀誤差，實現了對其進行多參數的特徵描述；探討了貝殼表面抗海洋污損生物附著的機理，研究了貝殼表面結構的構（形態）效（抗海生物附著）關係；基於模擬船舶在海水中的運行狀況，研製了海洋污損生物實驗室附著試驗裝置；採用生物複製成形、精密機加工以及雷射加工技術製備了各種仿貝殼表面船舶綠色防污塗層，進行了海洋底棲硅藻的實驗室培養與附著試驗，該塗層能夠同時防止多種海洋污損生物的附著，為開發船舶綠色防污新技術，更好的保護海洋生態環境，維護海洋生態平衡提供了新的思路。