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ONR赞助有关船舶生物污损的研究项目

2016-11-24 13:54:32
作者:本网整理
来源:网络

一直以来, 藤壶就是船舶的宿敌。几世纪以来,航海人员使用各种方法与这一小小的生物抗争,从柏油到蜡。目前,海军使用铜基涂料和涂漆以杀死藤壶或者防止它们在船体上聚集。当产生作用时,这些有毒物质就会进水水中,危害水生生物。海军正在寻找更加环保的涂漆以保持船体清洁,减少燃油成本。

    为帮助美国海军解决船舶生物污损问题,麻省理工大学的一名副教授及其团队设计了一个方法让水凝胶与高弹体(诸如硅树脂或者天然橡胶)混合,让防污涂漆更好、更长久地粘合在船体上。


    单个的、小的藤壶对巨大的美国海军舰船无法构成威胁。但是,当它们大量地聚集在船体上时——这一自然现场被称作生物污损——这些粘性的甲壳纲动物会降低船舶航速,使得船舶燃油消耗增加40%。
 

 


    为了处理这一微小但昂贵的害虫,海军研究所(ONR)正在赞助由麻省理工大学的一名副教授Xuanhe Zhao博士进行的工作。Zhao和他的团队已经研制了一种粘合材料,该材料可以帮助与藤壶作战,使附着在船体上的涂漆更好、更长久地粘合在金属船体上,保持湿润,不会变干,避免使用有毒的化学物质和其它污染物。


    “对于海军来说,生物污损是一个令人头疼的问题。每年导致燃油和维护成本达到数亿美元。”ONR的海上作战和武器项目的项目经理Steve McElvany博士说。Steve McElvany博士也负责对Zhao的研究工作进行监督。“当船舶停靠在港口时,情况尤其糟糕。藤壶喜欢这些环境,能够在这些环境中迅速且大量地附着。”

 

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    一直以来, 藤壶就是船舶的宿敌。几世纪以来,航海人员使用各种方法与这一小小的生物抗争,从柏油到蜡。目前,海军使用铜基涂料和涂漆以杀死藤壶或者防止它们在船体上聚集。当产生作用时,这些有毒物质就会进水水中,危害水生生物。海军正在寻找更加环保的涂漆以保持船体清洁,减少燃油成本。


    对Zhao的努力来说十分重要的一个解决方案就是水凝胶,其可以吸收水分,保持呈胶体状。这些极其柔软、光滑的物质可以像密封剂那样铺在船舶的下方,防止藤壶附着在金属表面上。藤壶喜好坚硬、稳固的位置,以便让自己附着在上面,而不喜欢诸如水凝胶一样的表面。


    Zhao的研究攻克了保持水凝胶涂层柔软、湿润、稳固地与金属船体粘合所面临的难题。使用一种被称作苯甲酮的化学粘合剂,他的团队设计了一种方法让水凝胶与高弹体(诸如硅树脂或者天然橡胶)混合,高弹体弹性好、持久耐用、防水。所产生的结果就是一道粘性强的、能锁住水分的屏障,让水凝胶足以承受一艘船在海上遇到的恶劣的船体条件。


    “我们的方法是受到人体皮肤的激发。”Zhao说,“人体皮肤具有一层外表皮,对神经、毛细血管、肌肉和组织起到保护作用——防止它们变干,让它们正常‘工作’。然而,我们可以让水凝胶——高弹体混合物扩展至原来的7倍长,仍然具有良好的粘性,极其牢固和灵活。”


    这一混合物还可作为运输离子(带电分子)的一个回路。这些自然回路可用于检测船体上是否存在藤壶,Zhao说。一旦发现甲壳纲动物,一种专门设计的水凝胶则可以通过凹糟向高弹体释放抗击藤壶的酶。


    除了防御生物污损,Zhao认为这一混合物质或许还可用作一种智能绷带,配备了电子产品和药物储存系统——让其监测伤口和生命体征,诸如体温,检测细菌,管理抗生素,当需要添加更多的药物时,通知一名医生。


    “我们主要侧重于帮助海军应对生物污损问题,”Zhao说,“但是想到这一材料的其他应用可能性,令人兴奋。这依然是一项基础性研究,但是我们看到了水凝胶和高弹体巨大的应用潜力。”


    Zhao是2014年ONR的青年科学家计划的获奖者,该计划旨在为进行创造性、先进的研究以提高海军能力而做出杰出贡献的科学家和工程师们予以奖励。

 

 

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责任编辑:刘洋

标签: 藤壶, 海军研究所(ONR), 船舶, 生物污损, 赞助

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