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。     

船舶海洋污损生物防治技术及装置研究进展

海洋污损生物增加附着基体的摩擦阻力,甚至对基体的腐蚀产生影响。海洋污损生物的附着过程主要分为三个过程,同时在粘附界面存在多种粘结作用。材料学、防污涂层、电化学、电解技术、超声波和紫外照射等技术是目前海洋污损生物防治的主要方法;在石油平台常用物理除污装置进行防污,而电解防污装置则在船体、管道等的污损生物防治中广泛使用。对海洋环境无污染、防污时间长、防污效果明显、经济是海洋污损生物防治技术的一种趋势,装置设计简单、易于操作、能耗低则是防污装置的发展方向。     

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。     

抗菌肽在海洋防污领域的研究进展EI北大核心CSCD

海洋生物污损仍是目前急需解决的难题,利用抗菌肽对基体进行改性获得防污效果是一种有效的绿色应对策略,然而目前缺少抗菌肽在海洋防污领域应用的全面报道。基于抗菌肽的二级结构,在详细介绍α-螺旋结构、β-折叠结构和延伸/弹性结构三类不同结构抗菌肽的基础上,总结抗菌肽引发的膜损伤以及非膜损伤的多种抗菌机理,明晰抗菌肽的作用靶点:细胞膜、酶、蛋白质和核酸;阐述几种目前常见的基体表面接枝抗菌肽的方法;基于常见的海洋细菌、硅藻和大型污损生物繁殖体等典型海洋污损生物,对抗菌肽的防污特性进行分析。最后提出抗菌肽的制备、表面接枝方法,以及构效关系是其在海洋防污领域应用所面临的难题与未来发展方向,填补了抗菌肽防污技术领域目前缺少此类综述的空白。     

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。     

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。     

基于响应面分析的聚甲基丙烯酸甲酯表面微观生物污损超声防除研究

目的 基于Box-Behnken设计和响应面分析,借助表面形貌表征和污损面积占比分析,通过方程拟合和试验验证,探究了超声时间、功率和频率对光学材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面海洋微观生物污损防除的影响,为超声防污技术在海洋光学仪器水下窗口微观生物污损防除的应用上提供一定的理论依据和数据支撑.方法 以天然海水为介质,采用动态培养的方法构建PMMA表面微观污损,借助激光共聚焦显微镜(CLSM),综合单因素实验和三因素三水平Box-Behnken设计,考察超声时间、超声功率、超声频率对超声防除PMMA表面微观污损的影响规律,通过响应面分析获取超声频率、超声时间、超声功率之间的超声防污交互作用,建立超声参数对防污效果的回归方程,最后结合实际工况给出具有最佳污损防除效果的超声工作参数.结果 防污效果随超声频率的增加而降低,随超声功率和超声时间的增加而提高.相对超声功率和超声时间,超声频率对PMMA表面微观污损防除的影响更显著.回归方程能够很好地预测不同超声参数下的防污效果,可用于不同污损情况下超声工况的选择设计.当超声时间为5 min、超声功率为40 W、超声频率为40 kHz时,海水动态培养96 h后,PMMA表面的微观污损超声防污效果可达到98.63％以上.结论 基于响应面分析技术,建立超声参数对超声防污效果的回归方程,有助于选择合适的超声工况,从而使超声防污技术应用于海洋光学仪器水下窗口表面的微观生物污损防除.     

电解防污技术及其实际应用情况探析

电解防污技术是应对海洋海生物污损的主流技术,在海洋设施中被广泛采用,而在实际应用中,其容易出现防治不利的现象,对此,本文根据实际工作经验,针对有代表性的若干典型实例进行探析。并在文章前半部分对电解防污系统机理做出切实介绍。     

基于表面微结构复制与润湿性调控的水下仿生防污技术研究进展

海洋生物污损会对人类海洋活动和海洋工业产生诸多不利影响，传统使用有机锡或金属离子杀生剂的防污策略会导致环境污染与生态系统的破坏，大自然生物有机体所展示的天然抗粘附机制为绿色防污材料研发带来新的灵感。受生物表皮物理结构及仿生防污机制启发，本文从生物表皮微结构研究入手，综述了仿生微结构复刻与表面润湿性调控两种水下仿生防生物污损策略的研究进展，并展望其前景。     

海洋生物污损的防治方法及研究进展

本文论述了海洋污损生物的危害，对防治海洋生物污损的方法进行分类，介绍了各种防污方法的原理和最新研究进展。     

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。     

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。     

钛合金表面海生物污损及防护技术的研究现状和发展趋势

钛合金具有低密度、高强度、耐海水腐蚀等优异的性能,被人们誉为"海洋金属"。然而,由于钛合金具有良好的生物相容性,海生物污损也因此成为钛合金在海洋工程中应用所面临的最大问题。为此,主要从海生物对钛合金的危害以及钛合金表面海生物的防护方法两方面论述了相关研究现状,并指出钛合金表面防污技术的发展方向是:①建立"药剂"注入、防污监测和反馈等自动管理系统;②研究实用的电解制臭氧装置;③研究物理、化学等多种防污复合技术;④研究生物防污方法。     

铋系可见光催化海洋防污材料研究进展

生物污损是海洋工程材料在服役过程中面临的重要问题之一,因此开发高效、环保的新型防污材料具有重要意义。铋系半导体材料是近年来广受关注的一类新型光催化剂,因其具有独特的结构和合适的禁带宽度,而表现出了良好的可见光催化性能,在海洋防污领域有巨大的应用前景。本文从铋系可见光催化防污材料和作用机理的角度,阐述了近年来在铋系半导体材料体系方面的研究进展。作为一种新型的防污材料,基于铋系半导体材料的可见光催化防污技术有望在海洋防污领域中提供一种新的策略。     

基于自清洁型海洋智能防污涂层的最新研究进展

从自修复防污涂层、可逆切换粘附表面、自更新动态表面3个方面介绍了自清洁型海洋智能防污涂层技术的研究进展,及其在延长涂层服役寿命和主动防污方面起到的关键作用。自修复涂层通过微胶囊或可逆动态键修复破损的超疏水表面,延长其防污寿命。通过可逆切换粘附表面响应p H、应力或温度变化,进行亲/疏水表面的可逆切换,从而使污染物脱附。自更新动态表面可以根据周围微环境变化产生响应,发生聚合物降解、脱落、杀菌剂控制释放等行为,不仅可以减少污损生物的附着,而且可以使附着污损脱附。综述了自清洁型海洋智能防污涂层的研究成果,介绍了智能涂层在提高海洋防污方面的特点。基于现有研究的不足,对智能涂层的响应机制和应用方面的研究进行了展望。     

电解防污技术在海洋石油平台上的应用

开发海洋石油资源，须清除两大障碍：金属在海洋环境中的腐蚀及海洋污损生物的附着问题。本文简要介绍了电解防污技术的原理、特点及其在海洋石油平台上的应用情况。     

石油平台海生物污损的防治方法

开发海洋石油资源，须清除两大障碍：金属在海洋环境中的腐蚀及海洋污损生物的附着问题。为此，简要介绍了电解防污技术的原理、特点及其在海洋石油平台上的应用情况。     

灌注液体型防污表面研究进展

生物污损已成为海运业面临的重大技术难题,构筑绿色防污表面是环保法规日益严格形势下,解决海洋生物污损的重要手段.基于猪笼草仿生的液体灌注型防污表面是近年来研究的焦点问题,具有广阔的应用前景.总结了仿生液体灌注型超滑表面的设计机理,重点介绍了基底粗糙多孔结构的制备工艺和粗糙结构尺度对于表面稳定性的影响.总结了仿生液体灌注型超滑表面的设计机理,重点介绍了粗糙多孔结构的制备工艺和结构尺度对于液体层稳定性的影响.研究表明,纳米孔隙结构提供的强大毛细作用力是形成稳定液体层的关键.分析了润滑液的选择种类与依据,对于海洋防污领域,绿色环保且价格相对低廉的润滑液将是较好的选择.阐述了基底化学改性的手段以及通过化学反应使润滑液与基底形成共价键的超滑表面制备.同时,介绍了润滑液注入工艺和油膜检测手段等制备过程中不可忽略的问题.总结了灌注液体型表面在海洋防污领域的研究进展,以及应用过程中存在的问题,同时展望了灌注液体型表面在防污领域应用的发展趋势.探索环保高效、具有经济性的灌注液体型涂层将会是其在防污领域大规模应用的发展方向.     

卤氧化铋薄膜的制备及其在海洋防污应用中的进展

海洋生物污损引起的一系列经济损失和安全问题,是海洋开发过程中必须面临的重要问题之一,因此开发新型高效的防污技术具有重要意义。随着光催化抗污技术的发展,其在海洋防污的应用受到了广大研究者的关注。卤氧化铋（BiOX,X=Cl、Br、I）薄膜作为一种新型半导体薄膜,由于具有优异光催化性能、较高的机械强度和易于回收等优点,而成为应用于光催化防污领域中新的研究热点。综述了BiOX半导体薄膜的制备方法及其应用领域的最新进展。首先,在海洋污损与现存防污技术的研究背景下,概述了光催化技术应用于海洋防污的潜力。其次,综述了国内外当前BiOX薄膜制备技术及其应用领域,并介绍了各种方法的优缺点。之后总结了BiOX半导体膜在海洋防污领域的最新应用研究,其中特别强调了海洋环境中膜材料应用的必要性。最后,展望了BiOX半导体薄在海洋防污领域的发展前景,概述了可能产生突破性研究成果的发展方向,为进一步将BiOX薄膜应用于海洋防污领域打开了新的视角。     

海洋微生物腐蚀研究进展

海洋环境下,材料在海水中腐蚀过程的主要特征之一是海水的生物活性所引起的微生物腐蚀。海洋工程材料的微生物腐蚀及其随后的生物污损是一个极其严重的经济与环境问题,是影响海洋工程设施安全和性能的关键因素。海洋微生物腐蚀机理、生物污损机理及其相关控制技术是国际海洋腐蚀领域、生物污损领域尚未完全充分认识和解决的重大科学和技术问题。本文对海洋微生物腐蚀研究进展进行了综述。