納米增韌耐磨海洋污涂料
海洋生物污損,是指藤壺、貽貝、藻類等海洋生物在船舶、海底電纜、海上平臺(tái)等浸沒(méi)表面的附著生長(zhǎng)現(xiàn)象。看似微小的生物群落,實(shí)則危害巨大:它們會(huì)增加船舶航行阻力,導(dǎo)致燃油消耗激增(據(jù)統(tǒng)計(jì),全球船舶因污損每年多消耗約7000萬(wàn)噸燃油);會(huì)堵塞海底光纜、油氣管道,影響通信與能源傳輸?shù)姆€(wěn)定性;更會(huì)干擾海洋探測(cè)設(shè)備的精度,甚至導(dǎo)致勘探數(shù)據(jù)失真。傳統(tǒng)應(yīng)對(duì)方式依賴定期人工清理或使用含錫、銅等重金屬的防污涂料,但前者成本高昂(大型船舶每年維護(hù)費(fèi)用超百萬(wàn)元),后者則面臨環(huán)保法規(guī)收緊(國(guó)際海事組織IM0已逐步限制有毒防污劑使用)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
技術(shù)突圍:中科院納米所"納米增韌耐磨海洋污涂料"的顛覆性創(chuàng)新
面對(duì)這一全球性難題,中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所給出了"中國(guó)方案"——其研發(fā)的"納米增韌耐磨海洋污涂料",以納米技術(shù)為核心,突破了傳統(tǒng)防污涂料的性能瓶頸,為海洋裝備防護(hù)提供了長(zhǎng)效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的解決方案。
傳統(tǒng)防污涂料常面臨"防污期短"與"易脫落"的兩難:為增強(qiáng)附著力,需提高漆膜硬度,但硬度過(guò)大會(huì)導(dǎo)致柔韌性不足,在復(fù)雜工況(如卷繞、彎曲)下易開裂;若降低硬度提升柔韌性,又易被水流沖刷脫落,防污效果難以持久。
中科院團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地引入納米復(fù)合增韌技術(shù),通過(guò)構(gòu)建"納米顆粒-有機(jī)基質(zhì)"互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),大幅提升了漆膜的力學(xué)性能:一方面,納米顆粒(如二氧化硅、碳納米管等)均勻分散在樹脂基體中,形成"應(yīng)力分散點(diǎn)",有效抑制漆膜在彎曲、拉伸時(shí)的裂紋擴(kuò)展,使漆膜耐彎折性提升3倍以上;另一方面,納米級(jí)的交聯(lián)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了分子間作用力,漆膜硬度可達(dá)2H以上(傳統(tǒng)防污涂料多為HB-H),高壓強(qiáng)下(如深海高壓環(huán)境)仍保持完整。這一突破徹底解決了"防污"與"耐用"的矛盾,讓涂料在長(zhǎng)期浸泡、機(jī)械形變等復(fù)雜條件下仍能穩(wěn)定發(fā)揮防污功能。
成果發(fā)布于:2025 年 7 月
中國(guó)科學(xué)院大學(xué)
2021-01-12