《抑制硅藻污損的界面效應研究》是依託清華大學，由汪家道擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：抑制硅藻污損的界面效應研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：汪家道
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
海洋生物對船體表面的污損是船舶運輸業、海軍艦船等面臨的重大技術問題，其研究具有重要的經濟和軍事意義。海洋生物附著按時間順序主要分為微生物初級附著、微生物深度附著和巨觀海洋生物附著，因此阻止微生物初級附著即可極大程度實現海洋生物附著的抑制。硅藻附著在微生物附著中占主導地位，研究擬以硅藻初級附著為研究對象，通過對硅藻與壁面間的相互作用力的控制，實現硅藻附著的抑制。首先，擬通過硅藻吸附組織的識別及吸附過程的動態分析，獲得硅藻吸附組織結構及其吸附與運動機制；其次，擬通過硅藻與壁面間相互作用的力學分析，獲得硅藻吸附與固壁表面物理、幾何特性的關聯性和附著機理；然後，基於吸附機理的研究結果，提出界面效應抑制硅藻污染的表面物理和形貌設計準則；最後，進行表面形貌加工和改性，完成抑制技術的試驗驗證。
結題摘要
海洋生物對船體表面的污損是船舶運輸業、海軍艦船等面臨的重大技術問題，其研究具有重要的經濟和軍事意義。海洋生物附著按時間順序主要分為微生物初級附著、微生物深度附著和巨觀海洋生物附著，因此阻止微生物初級附著即可極大程度實現海洋生物附著的抑制。研究以典型海洋底棲硅藻Navicula sp.為研究對象，著重研究了硅藻的爬行和吸附機理，並基於其粘附機理髮展了一種有效綠色防止硅藻污損的塗層技術。主要的成果有： 1、通過硅藻結構及其力學性能的研究，獲得了，發現了硅藻的吸附組織結構和外殼的良好彎曲能力。矽殼的這種彎曲能力歸因於矽殼的三維多孔納米結構，它是硅藻適應環境的進化結果。 2、在硅藻與壁面的趨近過程的研究中發現，相對各種表面力，硅藻周期性自主沉浮是其趨近壁面的主要途徑，這修正了硅藻被動趨近壁面的傳統觀點。 3、就硅藻在固壁表面上的爬行機理，基於對爬行硅藻爬行組織的顯微分析和粘液的力學分析，提出了全新的硅藻爬行模型，該模型揭示了硅藻爬行過程的力學本質，解釋了傳統模型所不能解釋的現象。 4、在硅藻附著的生物學行為和界面力學特性的研究中，首先通過仿真硅藻的爬行與附著過程，驗證了爬行硅藻間存在群體感知，揭示了導致硅藻附著聚集性的主要原因是細胞間的感知、細胞的繁殖分裂以及細胞粘液的粘著力。 5、硅藻附著的界面力學分析表明，硅藻分泌的粘液是硅藻實現附著的關鍵。粘液特性和附著結果分析表明，硅藻的附著與固壁表面能不成直接顯著線性相關，而與表面能的極性項顯著線性關係。 6、組織結構及行為分析表明，硅藻爬行組織與葉綠體間存在空間競爭關係。基於光照對葉綠體形態的影響，進而影響爬行組織結構和硅藻的附著能力，詳細研究了光照形式、強度、波長等對硅藻附著的影響，獲得了基於光照控制的硅藻防污方法。最後，結合界面力和光照研究的結果，研發了一種新型夜光粉複合塗層。
