非光滑表面纹理与海洋污损生物附着关系研究

粗糙度论文 接触角论文 硅藻论文
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海洋污损生物的存在对船舶运行、检修等活动有着极大的影响。附着在船体表面的污损生物造成船舶负载增大、油耗增加、检修困难等问题,如不加以控制,会严重的影响船舶性能,造成巨大的经济损失。传统的抗污损方法一般是通过防污涂料释放重金属离子或者有毒化学物质来抑制或者消除污损生物。这样虽然可以有效的减少污损生物的附着,但是也造成了严重的环境污染。随着环境问题的日益突出,有毒涂料逐渐被淘汰,新型绿色无毒、安全高效的防污手段是抗海洋污损的发展方向。非光滑表面对污损生物附着的影响是非常明显的,论文通过机械加工和人工打磨的方法加工了不同表面粗糙度和接触角的钢板试片,选择了羽状舟形藻作为目标硅藻,并对其实验室培养方法、培养条件、保种方法做出了阐述。为验证表面参数对污损生物附着的影响,进行了实验室条件下的静态沉浸实验、冲刷实验、计数实验等一系列的实验工作,通过比较分析,确定了接触角是影响污损生物附着的主要因素。在确定接触角是影响污损生物附着的主要因素之后,设计了一种表面微结构即V型槽,选取有机玻璃板作为加工材料,使用激光刻蚀仪进行加工,获取试板后通过附着实验验证了其具有防污的效果,但由于加工条件的限制,在对V型槽进行尺度的优化时,选择了数学建模的方法,以接触角为函数,槽宽、槽深、槽间距作为自变量,分别采用了线性建模和非线性建模的方法建立模型,对比所建模型的准确度,最终选择非线性模型作为描述V型槽尺度优化的数学模型。
摘要第4-5页
Abstract第5-6页
第1章 绪论第9-22页
    1.1 研究背景及意义第9-11页
    1.2 海洋污损生物附着机理第11-12页
        1.2.1 条件膜的形成第12页
        1.2.2 微生物膜的形成第12页
        1.2.3 复杂生物群落以及大型污损生物层的形成第12页
    1.3 常见污损生物防除方法第12-17页
        1.3.1 物理防除法第13-14页
        1.3.2 化学防污法第14-16页
        1.3.3 生物防污法第16-17页
    1.4 表面微结构防污第17-18页
    1.5 抗海洋污损的测试及评价方法第18-20页
        1.5.1 传统测试法第18-19页
        1.5.2 实验室测试法第19页
        1.5.3 抗海洋污损的评价方法第19-20页
    1.6 论文主要研究内容第20-22页
第2章 非光滑表面结构及其制备第22-36页
    2.1 表面参数的测量方法第22-26页
        2.1.1 表面粗糙度的测量方法第22-24页
        2.1.2 接触角的测量方法第24-25页
        2.1.3 表面微结构尺度的测量方法第25-26页
    2.2 表面微结构的制备方法第26-29页
        2.2.1 传统加工法第26-27页
        2.2.2 纳米粒子填充法第27-28页
        2.2.3 微相分离法第28页
        2.2.4 生物复制成型法第28-29页
    2.3 实验试板的制备第29-31页
        2.3.1 机械粗加工试板的制备第29-30页
        2.3.2 精加工试板的制备第30-31页
    2.4 表面参数的测定与实验试板的选取第31-35页
        2.4.1 粗加工试板表面参数的测定与选取第31-34页
        2.4.2 精加工试板表面参数的测量与选取第34-35页
    2.5 本章小结第35-36页
第3章 非光滑表面抗海洋污损性能试验与分析第36-55页
    3.1 硅藻培育实验第36-41页
        3.1.1 实验仪器与设备第36页
        3.1.2 目标硅藻的选择第36-37页
        3.1.3 硅藻培养条件第37-38页
        3.1.4 硅藻培养过程第38-40页
        3.1.5 硅藻的保种方法第40-41页
    3.2 沉浸实验第41-44页
        3.2.1 实验仪器与设备第41-42页
        3.2.2 实验方法第42-43页
        3.2.3 沉浸试验结果第43-44页
    3.3 冲刷实验第44-46页
        3.3.1 实验仪器与设备第44页
        3.3.2 实验方法第44-45页
        3.3.3 压差的选择第45页
        3.3.4 实验结果第45-46页
    3.4 实验数据的获取与分析第46-53页
        3.4.1 沉浸各组试板的硅藻附着量第47-51页
        3.4.2 实验结果分析第51-53页
    3.5 本章小结第53-55页
第4章 非光滑表面结构的优化与抗海洋污损性能第55-67页
    4.1 表面微结构选择第55页
    4.2 沉浸实验和冲刷实验第55-56页
    4.3 实验结果与分析第56-57页
    4.4 表面结构的优化第57-65页
        4.4.1 表面尺寸的选取第57-59页
        4.4.2 经典数学建模方法第59页
        4.4.3 构建多元线性数学模型第59-61页
        4.4.4 非线性数学模型的构建第61-65页
    4.5 本章小结第65-67页
第5章 结论和展望第67-69页
    5.1 结论第67页
    5.2 展望第67-69页
致谢第69-70页
参考文献第70-73页
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