《基於貝殼表面微結構仿生的船舶防污減阻協同效應研究》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防污減阻協同效應研究
- 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,結題摘要,
項目摘要
舶舶防污與減阻是航運界多年來未解決的瓶頸技術問題，本項目針對船舶防污、減阻的重大需求，突破現有的防污和主動減阻技術的單一研究，以貝殼為仿生對象，在防污尺度範圍內仿真分析其表面微結構的減阻效應，研究集防污與減阻一體化的表面微結構的尺度範圍；基於附著點理論和流體動力學理論，結合理論分析、數值模擬以及試驗研究，闡釋材料表面微結構防污、減阻協同作用機理，指導防污、減阻特性參數的設計與最佳化；採用生物複製成形，複合加工技術以及表面織構流變塗料等3種方法製備防污、減阻協同作用仿生表面；採用海洋污損生物實驗室附著檢測實驗平台，結合淺海掛板實驗，檢測設計的仿生表面的防污能力，採用流體動力學試驗測試分析其減阻性能。以期使模擬船體表面運行特點的仿生表面達到靜態不粘附，動態又減阻的良好效果，為綠色船舶的節能降耗做出貢獻。
結題摘要
舶舶防污與減阻已成為提升船舶運輸能效的關鍵科學問題，目前為止還沒有形成防污、減阻的有效套用技術，對舶舶防污和減阻的研究一直是分開進行的，防污與減阻兩種技術分別使用時由於所考慮的重點不同，面臨著不可調和的技術難題。本項目突破了現有的防污和主動減阻技術的單一研究，利用仿生表面微結構同時實現防污和主動減阻，構建了仿生防污減阻一體化技術。項目以貝殼為研究對象，提出以貝殼表面肋間距Wp、槽間距Wv、槽深H、肋弧度Rp、槽弧度Rv、深寬比Rsk、槽左右高度比Rpvp、肋左右比Rvpv以及肋上下比Rprh等9種參數來表征貝殼表面形貌，建立了貝殼表面三維形貌參數評價體系，並在貝殼表面防污尺度範圍內仿真分析了表面微結構的減阻效應，獲得了集防污與減阻一體化的表面微結構的尺度範圍，探討了材料表面微結構防污、減阻作用機理；將船體表面污損程度分成三級，建立仿真模型，仿真分析與試驗相結合，探討了污損生物附著嚴重程度對船舶阻力的影響狀況；採用反應離子刻蝕（RIE）在不鏽鋼和矽板表面製備了防污減阻協同作用仿生表面，以聚二甲基矽氧烷（PDMS）為陰模材料，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和有機矽改性丙烯酸酯（SMAR）分別為陽模材料，採用生物複製成型方法製備出仿生微結構表面，確定了防污減阻協同效應仿生表面的製備工藝；結合實驗室抗菌性能和抗硅藻附著性能測試方法，對仿生微結構表面的防污性能進行了評價，研製了實驗室快速減阻性能評價裝置，對仿生微結構表面的減阻性能進行了測試，構建了防污減阻性能的實驗室快速評價方法，獲得了具有防污減阻協同作用的仿生微結構表面，為解決防污、減阻兩種技術分別使用時面臨的技術難題提供了一體化的新思路。
