1目的及意义

1.1 目的与意义

海洋污损生物，是指一些细菌藻类贝类等，它们附着于水下设施。易受污损的水下设施或器具有船舶、码头、浮标、水管、石油平台和养殖设施等。污损所造成的危害多种多样，如牡蛎、贻贝、藤壶和大型海藻在船底附着生长，可增加船舶质量和航行阻力，研究表明，当船舶发生较轻的生物污损时，航行阻力增大10%，当船舶遭遇较严重的生物污损时，航行阻力会增大86%且能腐蚀船壳；海洋生物在吸、排水管道内大量生长会阻塞管道，干扰声呐信号，造成材料结构损坏。对于石油平台等海洋工程设备，污损生物附着会造成设备表面材料的物理化学性能变化，缩短设备的使用年限，损害设备的工作性能，从而会加大设备的维修更换成本，造成巨大的经济损失。应此运用有效方法防止生物污损对于水下设备来说十分重要^[1]。

污损生物的防除办法主要有：（1）机械清除法，利用物理手段达到清除污损生物的目的。机械清除是通过机械刮除设备表面或者高压水枪定期冲洗机械设备，减少污损生物的附着。该方法能够有效的清楚软性污损生物的附着，但是工作效率低，无法持续地减少生物附着，且耗资大，还会对设备表面产生机械损伤^[2]。（2）防污漆防除，利用毒料缓慢释放有毒物质毒杀污损生物使其无法附着。主要方法是在漆料中添加有机锡等有机化合物，通过重金属的扩散作用持续杀害污损生物。但这些化合物毒害作用太强，也会杀害附近水域的其他海洋生物；有机锡化合物无法被生物降解，它们会停留在生物体内并且通过食物链的富集作用，最后会影响人类的生存，危害整个生态系统^[3]。近年来，保护环境被越来越多的人所接受，世界环保呼声日益高涨，各国纷纷立法限制有毒涂料的使用^[4]。

因此，环境友好型防治方法势在必行。微结构表面防污方法通过改变近壁区的流场环境，削弱在近壁区的污损生物附着，能够持续地发挥作用，有效阻止污损生物的附着和繁衍，并且无毒无害，且不会对材料表面产生机械损伤。应此，面对日益严峻的环境问题及高昂的维修保养费用，微结构表面防污具有重要意义及广泛的应用前景。目前，关于微观表面结构对海洋污损生物附着影响的研究都是探索性的，微结构表面也没有确切有效的纹理模型，因此，防污表面微结构的制备和微生物附着实验的探究对于绿色防污涂料的制备具有重要意义。

1.2 国内外研究现状

由于微结构在海洋防污损生物附着方面有着诸多优点和广泛的应用场合，国内外许多学者对此展开了广泛而深入的研究。有研究发现，鲨鱼、海豚等海洋生物表面不会被污损生物附着，其皮肤表面存在着大量微米级微结构，能有效防治微生物附着^[5]。

由此，许多学着展开了对于微结构表面防污机理的研究。Carman 等模仿鲨鱼皮表面微结构，设计了具有圆柱、脊状及仿生微貌的 3 种表面，实验发现具有仿生微结构的表面最大可减少 85%的石莼附着^[6]。在理论方面，Scardino提出了“附着点理论”， 该理论认为，影响微生物附着有两个主要因素，一是微生物自身的固有尺寸，二是附着基的微结构大小，当附着基微结构尺寸小于微生物的尺寸时，微生物在附着基表面的附着点会变少，附着点少污损生物的附着量就会变少^[7]。