钛及钛合金防污技术国内外研究现状

钛合金耐海水腐蚀性能好,但是在海水中容易在合金表面生长海生物。在开发海洋资源的同时,防止海生物污损就成为迫切需要解决的问题。防止海洋污损生物附着的方法常用的有十几种:如涂刷防污漆、电解海水生成次氯酸盐、电解重金属法、机械清除法、过滤法、加热法、超声波防污等方法。本文从钛及钛合金防污技术概述、国内外钛及钛合金防污技术现状两方面进行了综述,希望大家有一个全面了解。     

船舶表面微结构防污技术研究进展

海洋污损生物对船壳浸水表面的危害十分严重,基于表面微结构的防污技术是一种绿色防污方法,不会对海洋生态环境造成任何危害,近些年来得到了重点研究。文中分析了自然界中多种具有自清洁能力的动植物的表面微观结构特征;总结了表面微观结构防污机理研究方面的进展;阐述了几种现有的微观结构防污理论模型:ERI模型、纳米力梯度模型以及SEA模型。对当前常用的微米级结构、纳米级结构以及微纳复合结构的加工方法进行了综述;分析了目前微结构表面防污性能常用评价方法:实船试验方法、浅海浸泡试验方法、接触角试验方法、附着力测量试验方法以及生物附着试验方法。基于细菌、石莼孢子、硅藻和藤壶金星幼虫等典型海洋污损生物,对表面微结构的防污特性进行了分析,提出深入研究海洋污损生物的附着机理和表面微结构的防污机理,进而建立表面微结构的设计基准。多尺度微纳结构的快速精准加工和完善防污性能评价体系,是表面微结构防污发展中面临的难题和未来发展方向。     

防海生物污损材料的研究

通过海上挂片试验,研究了几种常用材料的防海生物污损性能,铜材的防污性能最好,低表面能材料如聚四氟乙烯,硅橡胶等防污性能优良,聚氯乙类材料防污性能较差,而钛材防污性能最差。     

海洋舰船防污涂料综述

目前舰船的腐蚀污染,海生物污损问题已经相当严重。这已经成为如今舰船急需解决的一个重大问题。本文介绍了防污技术的防污原理以及防污技术的一些新发现。简述了几种目前效果比较好的防污涂料如:低表面能涂料、纳米材料、防生涂料、无锡自抛光涂料、可辐射涂料等,这些涂料都可以有效进行防污。同时也分析了这些涂料在研制,使用过程中存在的一些问题。提出一种新型含有辣椒素的防污涂料,它可以在不破坏生态环境的前提下很好地完成防污任务,而且防污时间、防污效果都有很大的提高。由于现在防污漆不仅要有防污作用,而且还要不破坏海洋生态环境,不破坏海生物之间的食物链,所以这种含有辣椒素的防污漆有很大的发展前景。     

防海生物污损材料研究现状

舰船长期在海洋中行驶,受到海洋生物的污损,会增加舰船航行的阻力,增加燃油消耗。本文介绍了海生物附着特点和机理以及防海生物污损材料的研究现状。低表面能涂料是当前广泛使用的防污材料,其利用自身表面能低的性质使海生物在舰船上的粘附力下降,进而达到防污损目的。超疏水材料和仿生材料在自清洁、防腐蚀等方面所展示的独特性能,已成为防污损材料领域的研究热点。在综述分析防污材料研究现状的基础上,针对存在的问题和不足,提出了防污损材料今后研究发展方向。     

抗菌低表面能复合型海洋防污涂料的研究进展

海洋生物污损给海洋工程与装备带来了巨大的困难与挑战,低表面能型海洋防污涂料由于环境友好,近年来已发展成为防污涂料研究与开发的重点。通过在低表面能防污涂料中引入抗菌剂,制备具有复合功能的防污涂料,可进一步提高涂料的综合防污能力。针对该技术背景,首先对海洋防污涂料的技术原理和低表面能防污涂料的研究现状进行了简要介绍,分析了该类型防污涂料的技术优势,同时提出了其静态防污能力差、对细菌型污损生物抗污性能弱的技术短板;然后,围绕低表面能防污涂料抗菌复合改性这一焦点问题,从添加型和结构型2种抗菌复合改性方式入手,分别阐述了各自涂料的适用抗菌剂种类、主要制备方式和改性后涂料综合防污性能的相关研究成果;在此基础上,梳理了以上2类抗菌复合防污涂料存在的问题,并提出了针对性的解决途径;最后,提出了无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂应用于防污涂料的未来研究方向,并对抗菌低表面能复合型海洋防污涂料的发展与应用前景进行了展望。     

第三届国际海洋防腐与防污论坛

正以"绿色科技·高新材料·智能制造,开创绿色海洋时代"为主题的"第三届国际海洋防腐与防污论坛",将于2018年4月26-27日在上海举办,以期为业界搭建高水准、高规格的一站式交流平台。此次论坛主要内容包括:(1)低VOC排放、水性涂料技术、天然产物防污剂、低表面处理涂料技术等绿色环保科技;(2)以高性能海     

不含铜类防污剂海洋防污涂料研制及性能

目的合成具有可控水解性能的丙烯酸锌基体树脂,用该树脂制备不含任何铜类防污剂的海洋防污涂料。方法两步法合成具有可控水解性能的丙烯酸锌基体树脂,用该基体树脂配以有机防污剂Econea、吡啶硫酮锌、吡啶三苯基硼烷等以及颜填料、助剂等制备不含任何铜类防污剂的自抛光海洋防污涂料。通过实海挂板试验、电化学阻抗性能测试、动态模拟试验对涂层进行表征。结果丙烯酸预聚物的数均分子量控制在30 000左右较为合适,即聚合反应温度控制在100℃、引发剂用量为8份时较为合适。采用自制的氢氧化锌、环烷酸以及丙烯酸预聚物制备的丙烯酸锌基体树脂具有良好的水解性能,制备的无铜自抛光防污涂料经36个月实海挂板试验验证,具有优异的防污期效。由于不含任何铜类防污剂,不会引起铝制基材表面电化学腐蚀,特别适用于铝制基材表面的防污。结论该不含任何铜类防污剂的环保型丙烯酸锌自抛光海洋防污涂料具有优异的防污性能,能够防止海洋附着生物对船底和其他海洋设施的污损,同时不会对海洋生态环境产生危害,特别是可以满足铝合金基材表面等对涂料有特殊要求的一些场合的防污需求。     

医用钛合金羟基磷灰石涂层的研究动态

医用钛合金如Ti6A14V等广泛应用于硬组织的替换与修复领域,但是属于生物惰性材料.采用表面改性技术在钛合金表面沉积生物活性羟基磷灰石涂层可改善合金表面的生物活性和生物相容性.本文综述了钛合金表面的羟基磷灰石制备技术的研究动态.     

钛合金表面氮化钛改性层制备的研究进展

钛合金具有比强度高、耐高温、耐腐蚀、良好的低温韧性以及优异生物相容性等优点,被广泛应用于国防、化工、能源、航空航天和生物工程等领域。但钛合金表面硬度不高,耐磨损性及耐疲劳性差,在很多情况下不能满足实际生产应用的要求,从而限制了它的应用。氮化钛具有高硬度、低摩擦系数、优异的化学稳定性、良好的生物兼容性和导电性等优点,在钛合金表面制备氮化钛改性层是提高其表面硬度,改善其耐磨性,延长其使用寿命,扩大其使用范围的有效措施。介绍了钛合金表面氮化钛改性层的制备技术、研究情况及存在问题,提出了钛合金表面氮化钛改性层制备的发展方向。     

钛及钛合金植入体表面微纳结构制备技术及生物性能研究进展

对国内外医用钛及钛合金植入体表面微纳结构制备技术的研究现状进行综述。介绍了喷砂、微切削和激光等机械加工方法,等离子喷涂、溅射等物理方法,酸蚀、碱热处理、阳极氧化等化学处理方法在钛及钛合金植入体表面制备的微纳结构,概述了微纳结构对钛及钛合金植入体生物相容性的影响。最后,总结各种制备方法的优劣,并结合目前医用钛及钛合金植入体表面微纳结构研究中存在的问题,指出了植入体表面微纳结构制备方法的发展趋势。     

医用钛合金表面形貌与成分对生物相容性影响研究综述

生物医用钛合金表面物化特性作为影响细胞生物学行为的关键因素,决定了骨-植入体之间的结合质量和速率。针对作者所在研究小组在钛合金表面改性技术研究中所取得的一系列进展进行了综述。在表面形貌制备方面,利用喷砂、激光和微细铣削等机械加工方法和酸蚀、碱热处理、阳极氧化等化学处理方法,在钛合金表面获得了微纳米双级结构。在表面化学成分方面,采用离子置换的方式在微纳米结构表面植入生物活性离子,通过富氧切削方式改善表面钝化膜的质量。通过电化学腐蚀试验和一系列体外细胞培养实验,验证各表面物化改性方法对钛合金植入体生物相容性的影响。研究表明,微纳米结构化的表面能够提高材料表面的亲水性,促进细胞的粘附、增殖和矿化等,而植入生物活性离子后与微纳结构表面产生了协同效应,进一步增加了其生物相容性。此外,在富氧加工气氛下,钛合金表面的氧化膜厚度相比自然条件下加工有明显增加,提高了生物相容性,同时耐腐蚀性也得到显著增强。     

海洋污损生物防除方法概述及发展趋势

海洋污损生物对船舶等海洋结构物的污损已经成为人类从事海洋开发活动的一大障碍.本文综述了污损生物附着机理及其危害,介绍了当前工程应用和研究中的主要防污损技术:物理防污法、化学防污法和生物防污法.分析了各类防污方法的防污机理及优缺点,展望了防污技术未来的研究和发展趋势.     

溶蚀型海洋防污涂料制备及其性能

目的 合成具有溶蚀性能的丙烯酸基体树脂,用该树脂制备中期效短期效溶蚀型海洋防污涂料。方法 自由基聚合法合成具有溶蚀性能的丙烯酸基体树脂,用该基体树脂配以市场价格较便宜性价比较高的有机类防污剂代森锌、吡啶硫酮锌、敌草隆等,颜填料,助剂等制备溶蚀型海洋防污涂料。通过实海挂板试验、耐淡水浸泡测试、涂层微观样貌对涂层进行表征。结果 丙烯酸基体树脂聚合物的数均分子量控制在25 000左右较为合适,即聚合反应温度控制在110 ℃,引发剂用量为4份时较为合适。羧酸单体的含量为25%~30%时,基体树脂具有较好的溶蚀性能。制备的溶蚀型防污涂料经24个月实海挂板试验验证,具有优异的防污期效,经过12个月淡水浸泡,涂层不起泡、不脱落。防污涂层表面微观样貌表征,基体树脂的溶蚀性能,防污剂溶出后,涂层表面粗糙度增大,表面留有孔洞。结论 该溶蚀型防污涂料具有优异的防污性能,能够防止海洋附着生物对船底和其他海洋设施的污损,可适用于中小型渔船对短期效海洋污损防护需求。     

钛制管路防污方法研究进展

钛材良好的生物相容性导致其在海水管路应用中面临着严重的海洋生物污损问题。分析了钛材表面污损生物附着机理及附着规律,分别介绍了微生物污损与宏生物污损对钛材的影响,阐述了国内外钛制管路常用的防污技术及其特点,并指出了钛制管路污损防除技术的研究方向:(1)掌握污损生物在钛材表面的附着规律及与钛材界面的作用机制,以助于防污技术的研究;(2)开发无毒、节能、高效的新型海洋生物防污技术。     

柔性表面织构化在海洋装备减阻与防污上的应用

首先详细论述了生物污损的形成过程及原因,总结了生物污损对海洋装备服役的危害,并明确指出船体表面污着生物附着问题已成为阻碍船体表面减阻技术研究的一大难题。众多研究表明,研究表面结构与功能的统一性,实现表面的高效防护与减阻是海洋装备未来发展的必由之路。调控表面的形貌参数和物理化学性能,如润湿性等,以及研发抑制微生物的附着和繁殖,研制合适的防污剂,是当前两种主要研究思路。依据上述思路,基于海豚、鲨鱼柔性皮肤快速游动的减阻原理,考察常见防污涂层（聚氨酯）这种柔性表面,引入织构减阻。考察柔性表面及织构化参数在服役条件下对减阻行为及防污着生物附着的双重调控,有望实现海洋装备在服役工况下的节能降耗。最后展望了结合抗生物附着的细菌及其天然代谢物镶嵌、接枝到海洋装备表面,从而实现驱避和对抗污着生物附着功能的研究方法。     

钛合金Ti-6Al-4V的磨损失效及其表面耐磨处理技术

Ti-6Al-4V钛合金具有比强度高、耐腐蚀性强、高温力学性能稳定、生物相容性好等一系列优点．是使用最广泛的钛合金之一．但其耐磨性较差。本文分析了Ti-6Al-4V钛合金不同形式磨损失效的起因,对其常用的表面耐磨处理技术进行了评述。研究表明。采用表面工程技术如电镀、化学镀、热喷涂、化学热处理、气相沉积、离子注入、表面氧化处理、激光表面合金化等对其进行处理。是提高其耐磨性的有效手段。同时讨论了Ti-6Al-4V钛合金各种表面耐磨处理技术的特性和适应性。并指出了进一步研究的方向。     

海洋环境下铝合金表面的腐蚀与防护研究探讨

探讨了海洋环境下铝合金表面的电化学腐蚀及微生物污腐现象,分析了微弧氧化技术在铝合金海洋防腐防污上的作用,列举实例展示了微弧氧化技术在铝合金的耐海水腐蚀和海生物污腐防护上的应用效果。     

冷喷涂制备多孔Ta涂层及生物相容性

目的 提高生物医用钛合金的生物相容性。方法 采用冷喷涂技术在其表面制备了内部多孔且表面粗糙的钽涂层,并对涂层的微观组织、弹性模量、表面粗糙度、孔隙率、相组成等进行表征;通过溶血率实验、动态凝血时间实验、血小板黏附实验和细胞增殖实验等评价其血液相容性。结果 涂层表面粗糙度为24.9 μm,孔隙率为12.6%,弹性模量为147 GPa。喷涂后涂层相组成为Ta,涂层与基体的结合强度为24 MPa。TC4钛合金基体和钽涂层2种材料均具有优异的红细胞相容性且2种材料表面的动态凝血程度相似,表明在TC4钛合金表面制备钽涂层后,钽涂层不会影响凝血因子的活性。钽涂层具有更好的防止血小板黏附与变形的性能。在细胞增殖实验中,细胞在钽涂层表面的增殖能力略高于TC4钛合金。结论 多孔钽涂层的弹性模量相对钽块降低了22%。其生物活性高于TC4钛合金基体。     

新型低表面能防污涂料在网箱网衣中的应用研究

将低表面能防污涂料应用于养殖网箱网衣中,将氟化物、辣椒素作为添加剂加入树脂基体中,利用二者的协同作用,达到防止海洋污损生物附着的效果.将试验网衣进行浅海挂网试验,试验网片被吊挂在试验海区生产网箱之间,通过每月吊挂一块新空白网片的方法来调查不同季节附着生物的种类和附着情况;每月一次定期对试验网片进行附着情况检查、拍照及称重,并进行试验海区理化因子的测定.结果证明这种新型低表面能防污涂料具有极佳的防污效果.进一步讨论了防污涂料的防污效果及影响防污效果的诸多因素.