摘 要

随着贸易的发展，对船舶设施的防污已成为日趋重要的热门研究，绿色安全的新型涂料更是各国学者的重点研究项目，本文通过分析污损生物的附着过程，分析总结近年来防污方法的进展与不足，总结了污损生物的附着机理和附着规律，阐述了目前常用的几种微结构防污性能的评价指标的优点与缺陷。总结微结构制备的防污依据，通过阳极氧化工艺在5086铝合金表面制备不同特征的微结构，测试比较样品间的表面形貌、表面接触角和抗菌性，结合试验以及接触角理论对防污机理进行分析总结。提出全面细致的深入研究不同污损生物的附着规律以及材料表面的微结构防污机理，完善防污性能的评价指标是今后国内外学者研究的核心。

关键词：生物污损；表面微结构；防污机理；防污性能

Abstract

With the development of trade, antifouling of marine facilities has become an increasingly important hot research, and the new green and safe coating is the key research project of scholars all over the world. This paper analyzes the adhesion process of fouling organisms, summarizes the progress and shortcomings of anti fouling methods in recent years, summarizes the adhesion mechanism and law of fouling organisms, and expounds several commonly used micro knots at present The advantages and disadvantages of the evaluation indexes of the antifouling performance of the structure. In this paper, the antifouling basis of microstructure preparation is summarized. The microstructure with different characteristics is prepared on the surface of 5086 aluminum alloy by anodizing process. The surface morphology, surface contact angle and antibacterial property of samples are tested and compared. The antifouling mechanism is analyzed and summarized based on the test and contact angle theory. It is proposed that a thorough study on the adhesion law of different fouling organisms and the micro structure antifouling mechanism of the material surface, as well as the improvement of the evaluation index of antifouling performance, will be the core of future research by scholars at home and abroad.

Key Words：Biofouling; surface microstructure; antifouling mechanism; antifouling performance

目录

第1章 绪论 1

1.1 论文研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 污损生物的附着过程 3

1.4 污损生物的消除方法 4

1.5 论文的研究内容 5

第2章 污损生物的附着规律 6

2.1 污损生物的附着机理 6

2.2 影响污损生物附着的因素 6

2.3 船体表面污损生物附着规律 7

2.4 防污性能的评价指标 8

第3章 微结构防污技术 10

3.1表面微结构防污依据 10

3.2微结构的制备方法 12

3.3基于阳极氧化的微结构防污技术 15

3.4微结构表面浸润性测试 18

3.5微结构表面抗菌性测试 20

3.6微结构防污机理分析 20

总结与展望 23

致谢 24

参考文献 25

第1章 绪论

1.1 论文研究背景及意义

在当今世界，随着全球化空前未有的发展程度，国际间贸易频繁、商品交通飞速发展，航运业在其中扮演着重要的角色。然而海洋生物污损却严重制约着船舶、航运业的发展且逐渐发展成为了众多产业共同面临的全球性的经济和环境问题。海洋生物污损就是指各种海洋生物，如藤壶、藻类、牡蛎、石灰虫、海鞘和海葵等在船舶外壳、海洋建筑物、养殖网箱等表面上无选择性地大面积粘附和堆积并造成危害的现象^[1]。

生物污损严重制约了经济贸易的发展，对海洋类行业造成了惨重的影响，如图1.1，主要有以下几点：

（1）海洋生物污损会增大船舶本身的重量、船体表面的粗糙度也会大大增强，最终极大地提高了船舶航行时所受到的阻力，严重制约了船舶正常航行时的速度，造成了油耗过多的经济性问题。英国国际油漆公司曾对船底污损与燃料的增耗进行过统计，若船底污损5%，燃料将增耗10%；船底污损10%，燃料将增耗20%；船底污损大于50%，燃料将增耗40%以上。为了最大限度的降低生物污损带来的经济性问题，全世界各国每年在此项目上都投入了大量的经费^[2]。

（2）海洋污损生物因其生物特性，喜爱大量生长在一些海洋设施的管道中，例如海水输送管道、冷却设施的排吸管道。污损生物的聚集会严重影响管道的工作效率，有些群落甚至会堵塞管道进而严重影响管道设施的使用寿命。

（3）有些海洋污损生物在附着到船舶、海洋设施的表面后，会使其表面的金属加速腐蚀速度，船舶表面的防腐蚀涂层也会轻易地被污损生物破坏。易被腐蚀的金属没有了涂层的保护，裸露在海洋环境中，严重降低了金属的使用寿命。使得船舶等海洋设施需更加频繁的进行检查维修处理，严重的影响了船期，造成了巨大的经济亏损。海洋环境中的仪表设施也极易因海洋生物的附着而出现误差甚至失灵的现象，其他设施如转动机构、浮标、阀门的正常工作状态也会受到极大的损害和影响 ^[3]。

（4）海洋生物污损附着在船体表面，随船舶移动到陌生海域，也会引发生物入侵的问题，某些优势生物在被带入其他区域后，影响了本地生物的生长发育，破坏当地的生态平衡，对环境发展有诸多不利影响。