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        海洋防污新突破!科學家研發CPT基防污涂料對抗生物附著效果明顯,涂料在線,coatingol.com
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        海洋防污新突破!科學家研發CPT基防污涂料對抗生物附著效果明顯
        2022年03月23日    閱讀量:     新聞來源:央廣網,腐蝕與防護  |  投稿

        對于長期部署在海水中的各類儀器來說,生物附著是一個嚴重的問題,不僅會縮短儀器的使用壽命,增加人工維護的頻率和成本,還可能導致觀測信號的漂移和數據誤差。因此,必須對儀器外部進行防污處理。


        一、海洋生物污損的介紹

        海洋生物污損是指由于海洋中的污損生物在材料表面的附著、侵蝕而造成的設備損壞現象涂料在線coatingol.com。目前已知的污損生物約有5000多種,既有動物,也有植物和微生物,比較常見的有藤壺、貽貝、海藻等(圖2所示)。它們有的吸附在船艦底部,增大了船艦航行時的阻力,加快船底金屬的腐蝕;有的則生長在金屬管道內部,容易造成管道的堵塞和泄露;還有的則生長在海上設施的表面,進一步加快建筑的損壞。


        那么海洋生物又是如何在材料表面吸附的呢?其實海洋生物的附著經歷了一個復雜的過程。如圖3所示,在初期階段,一些有機物分子吸附在了材料表面構成了基膜,同時,螺菌、弧菌、球菌、桿菌等海水中常見的細菌也會附著在材料表面,它們利用幾天的時間構建起了一層生物膜,為后續的生物附著打下基礎。中期階段,硅藻孢子、纖毛蟲、鐘形蟲、線蟲等小型污損生物吸附在了生物膜上,且數量越來越多。在后期,一些依靠附著生活的藻類通過自身分泌的膠質與物體表面連接,致使其種類及數量急劇增加,而生物膜的建立則為一些貽貝、藤壺等大型海洋附著生物在材料表面的附著奠定了基礎。因此,人們往往通過抑制生物膜的形成來有效地抑制生物污損問題。


        由于我國海域遼闊,因此不同海域具有不同的污損情況??傮w上,我國沿海地區污損嚴重程度呈現由北到南逐漸增加的趨勢,這是由于我國南方海域溫度較高,水域開闊,有利于各種污損生物的生長。同時,污損生物的附著也具有明顯的季節變化,有的生物可以全年附著,而有的則主要集中于一個季節附著。因此,根據污損具體情況而研制對應的防污涂料是最為有效便捷的防污方法。


        二、防污涂料的歷史

        在古代,由于船舶都是由木頭制成,因此船蛆等鉆孔生物則成為了古代最主要的污損生物。古人利用瀝青、蠟、含有毒物的涂料涂覆于木船表面,用于防治船蛆。而我國在明朝時已經掌握了成熟的木船防腐抗污技術,使得鄭和能夠七下西洋。隨著近代工業革命的到來,鋼殼船自從發明以來,一直面臨著海水腐蝕和生物污損兩大挑戰。到了第二次世界大戰,污損生物因其對戰艦、水下設施以及武器的危害而引起了人們的極大重視。在之后的幾十年間,海洋生物防污涂料技術發展迅速。


        我國在解放前,防污涂料主要從歐洲進口。50年代,我國的造漆廠已經開始防污涂料的自主研發工作。雖然這些涂料存在著防污周期短,防污效果差,產量低,品種少等問題,但這為我國的防污涂料發展奠定了堅實的基礎。到了60年代,由于我國海軍艦艇的防污需求,我國開始對瀝青、乙烯樹脂、氯化橡膠、丙烯酸樹脂及環氧樹脂等防污涂料進行大量的研究工作。經過了15年的奮戰,所研制出的鋁殼快艇涂料和鋼殼艦艇涂料使我國在艦船涂料的品種和質量方面達到了世界先進水平。


        20世紀70年代,有錫自拋光防污涂料的問世迅速占領了防污涂料的大部分市場。該涂料在海水的作用下可以緩慢水解,不斷地更新涂層表面,不利于海洋生物的附著,同時釋放出的有機錫化合物具有一定的毒性,能夠高效地毒殺附著的生物。然而由于有機錫化合物具有很強的毒性且不易降解,造成了海洋污染,破壞了生態平衡,如今許多國家已經禁止使用該種涂料。


        三、CPT基防污涂料

        當前主流的防污涂料有自拋光防污涂料、低表面能防污涂料、天然產物防污涂料、仿生防污涂料等。


        近日,中國科學院深圳先進技術研究院(以下簡稱深圳先進院)與廈門大學的最新研究帶來了防污小妙招。研究人員通過在廈深兩地亞熱帶海區長時間海上實際試驗,研究了天然產物基防污涂料對6種常用海洋傳感器金屬與非金屬材料的防污效能。相關研究成果發布于International Biodeterioration & Biodegradation。


        對原位儀器外殼材料表面涂覆防污涂料是減少生物附著的主要方法之一,但現有的防污涂料往往有較強的毒性,不僅污染海水,還有可能對被監測的生物對象造成危害;而另外一些低表面能涂料的靜態防污效果較差,并不適用于靜態部署在海水中的傳感器。針對這些問題,深圳先進院和廈門大學團隊合作,在亞熱帶海區研究真實海水環境下天然產物喜樹堿(CPT)基防污涂料對不同材料儀器外殼的防污效能。


        研究中,研究人員將316L不銹鋼、TC4鈦合金、7075鋁合金、聚甲醛、聚氯乙烯、特氟龍6種常用的海洋儀器外殼材料制作成掛板,放置在廈門五緣灣海域水下,以試驗CPT基防污涂料在上述材料表面的防污效能。


        海試結果表明,3個月內CPT基防污涂料在上述6種材質上均顯示出優異的防生物附著效能,未涂覆涂料的對照區域長滿了污損生物,涂覆涂料的區域表面潔凈。9個月后,涂覆涂料區域的污損生物仍明顯少于對照區域,其中塑料材質上的防生物附著效能優于金屬材質。


        此外,雙方還開展了CPT基防污涂料對3種深圳先進院團隊研發的原位傳感器的防污效能海上試驗。浮標海試結果表明,CPT基涂料用于水下原位傳感器時,可以使原位傳感器外殼表面保持潔凈至少4個月;與未經涂料處理的情況相比,大大延長了傳感器的免維護周期。


        據悉,該技術不僅降低了海洋儀器維護的人力成本,還增強了傳感器在海洋環境下工作的可靠性?;贑PT的涂料可作為一種有效的抵抗生物污損解決方案,用于提升海洋儀器在真實海洋環境中的長期水下工作能力。


        標簽:工業涂料,技術中心,防腐涂料,船舶涂料
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