仿贝壳表面抗海洋污损性能实验室评价方法研究

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海洋生物的污损给船舶和海洋设施带来极大的危害和巨大的经济损失,传统的防污涂料都是通过铜、锡、汞、铅等有毒物质的释放来达到消除海洋污损生物的目的,这虽然能够有效减少海洋污损生物的附着,同时,它也给海洋环境带来了严重污染,随着国际社会对环境问题的日益关注,新型无毒、安全高效、广谱的绿色环保防污技术成为未来发展方向。防污技术研发过程中关键是对材料表面防污性能进行评价。传统防污性能评价过程必须经过海港浮筏挂板实验、小面积涂船试验以及海上实船考核三个阶段。通常每个阶段都需要一年以上的时间,不仅耗时长而且费用高,因此,需要快速、简便的实验室评价方法。为了缩短材料表面防污性能的评价过程,研制出污损生物附着实验室评价装置,同时,参照GB/T7789—2007,研制出海洋环境下污损生物附着评价装置。选取五种防污能力不同的贝壳,利用接触式表面轮廓仪测量这些贝壳的表面形貌,获取其表面的形貌特征参数,在对其数据进行分析处理后,根据获取的贝壳表面形貌特征参数采用砂纸打磨、精密机加工、生物复制成型的方法制备出仿贝壳表面微结构的实验样板。根据污损生物的粘附过程,针对无毒、无释放的仿贝壳表面特征,选取新月菱形藻作为目标生物,并设计了实验样板的微生物沉浸实验,逐日观察、记录实验样板的附着情况,分析实验样板表面对其防污性能的影响情况,实验表明,存在明显脊和槽的仿贝壳表面新月菱形藻附着量较多,而无明显脊和槽的仿贝壳表面新月菱形藻的附着量明显减少。为了检验贝壳仿贝壳表面抗海洋污损的防污性能,提出了一种简便、快速的评估其防污效果的实验室评价方法,以接触角作为关键指标评判其防污性能,将采用分光光度法测量样板表面附着的新月菱形藻体内的叶绿素a值与接触角测试结果有机结合,讨论接触角可以作为初步衡量防污效果参数的可行性,实验结果表明,仿贝壳表面附着新月菱形藻体内叶绿素a值与其表面接触角变化趋势相反,从而验证了实验室评价方法的准确性、有效性。
摘要第4-5页
Abstract第5-6页
第1章 绪论第9-25页
    1.1 研究目的及意义第9-11页
    1.2 船体表面抗海洋污损性能发展历程第11-19页
        1.2.1 防污涂料的初级阶段第11-13页
        1.2.2 低毒无锡自抛光防污涂料第13-14页
        1.2.3 低表面能防污技术第14-17页
        1.2.4 结构仿生防污涂料第17-19页
    1.3 贝壳仿生防污国内外进展及现状第19-20页
    1.4 防海洋污损性能评价的国内外进展第20-23页
    1.5 选题来源第23页
    1.6 主要研究内容第23-25页
第2章 仿贝壳表面抗海洋污损性能的实验室评价方法第25-31页
    2.1 贝壳表面特征与抗海洋污损性能第25-26页
    2.2 抗海洋污损性能的评价方法第26-29页
    2.3 抗海洋污损性能的评价指标第29页
    2.4 抗海洋污损性能的评价流程第29-30页
    2.5 本章小结第30-31页
第3章 污损生物附着实验室评价装置第31-40页
    3.1 船舶航行状态模拟第31-32页
    3.2 污损生物附着实验室评价装置设计第32-39页
        3.2.1 模拟系统第33-34页
        3.2.2 海水循环系统第34页
        3.2.3 动力调速结构第34-35页
        3.2.4 传动机构第35-38页
        3.2.5 升降台第38-39页
    3.3 本章小结第39-40页
第4章 海洋环境下污损生物附着评价装置研制第40-46页
    4.1 动力机构第40-41页
    4.2 传动机构第41-43页
    4.3 传动机构中轴的设计第43-45页
    4.4 本章小结第45-46页
第5章 仿贝壳表面抗污损性能试验室评价示范第46-70页
    5.1 仿贝壳表面的制备第46-53页
        5.1.1 不同粗糙度实验样板的制备第46-48页
        5.1.2 仿贝壳表面精密机加工实验样板的制备第48-52页
        5.1.3 生物复制成型仿贝壳表面的制备第52-53页
    5.2 硅藻的培养第53-57页
        5.2.1 硅藻的分类及选择第53-54页
        5.2.2 硅藻的培养条件第54-55页
        5.2.3 硅藻的培养过程第55-56页
        5.2.4 实验方法第56-57页
    5.3 实验测试示例第57-68页
        5.3.1 砂纸打磨试验样板硅藻附着情况第57-60页
        5.3.2 精密机加工试验样板硅藻附着情况第60-67页
        5.3.3 仿贝壳表面硅藻附着情况第67-68页
    5.4 本章小结第68-70页
第6章 结论与展望第70-72页
    6.1 结论第70页
    6.2 展望第70-72页
致谢第72-73页
参考文献第73-75页
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