超疏水船用鋼板表面制備及其抗海洋生物附著性能研究.pdf

1、艦船是人類開發(fā)和利用海洋的最重要的工具，其使用中遇到的最大的問題是不可避免地遭受海洋生物的附著。傳統(tǒng)的抗附著涂料利用有毒重金屬離子的釋放來消除附著生物，嚴重地污染環(huán)境。仿生學研究發(fā)現(xiàn)，在海洋中生活的大多數(shù)生物依據(jù)其特殊的表面形貌能夠抵制多種海洋生物的附著?！磅忯~皮”效應打破了人們對于粗糙表面不具有抗附著性能的傳統(tǒng)觀點，為超疏水表面在抗附著領域的應用奠定了基礎。該方式從生物抗附著的機理出發(fā)，不存在毒性物質的釋放損耗問題，具有廣譜性和高效性

2、。
　　本文以應用最為廣泛的Q235A級船用鋼板為研究對象，將激光加工與納米粒子涂覆相結合，構筑仿生微納雙層結構制備超疏水表面。利用靜態(tài)沉浸實驗和動態(tài)沖刷實驗測試其抗海洋生物附著性能，得到如下結果:
　　1.利用激光加工在Q235A級船用鋼板表面構筑點陣，直線，網(wǎng)格3種微結構，并涂裝防銹漆。利用正交實驗研究不同稀釋比例、噴涂距離及噴涂時間對防銹漆膜厚度的影響。結果顯示，當噴涂距離為60mm，噴涂時間為3s，稀釋比例為4∶3時

3、，漆膜厚度達到31μm。
　　2.相同間距下，網(wǎng)格試樣接觸角最大，其次是直線試樣，點陣試樣接觸角最小。隨著間距的逐漸增大，點陣試樣的接觸角逐漸減小，滾動角逐漸增大;但網(wǎng)格及直線試樣接觸角均先增大后減小，滾動角先減小后增大。間距為200μm的網(wǎng)格試樣接觸角可達156.2°，滾動角僅為3.55°。
　　3.將試樣靜置于實驗室培養(yǎng)的小球藻藻液中進行靜態(tài)沉浸實驗，15天后取出試樣，利用photoshop中的圖層分色技術統(tǒng)計小球藻的附

4、著面積。同樣的間距，網(wǎng)格試樣表面附著最少，其次是直線試樣，點陣試樣附著最多。試樣表面疏水性能越強，附著量越小。
　　4.將試樣固定在攪拌器上并放置于海水中以相當于船速10節(jié)的線速度旋轉，測試試樣表面小球藻的附著強度。結果表明，具有微結構表面小球藻的附著強度顯著低于拋光表面。且隨表面滾動角的減小，脫附比例增大。說明制備具有較小的滾動角的表面，有助于附著的小球藻脫附，提高表面的抗附著性能。
　　本研究表明，符合Cassie模型的