藤壶作为海洋中极具附着性的生物,不仅常附着于鲸、海龟等移动缓慢的海洋生物体表,就连高速航行的船舶也难逃其“纠缠”。藤壶幼虫对环境感知敏锐,当船舶低速行驶或静止时,它们会迅速捕捉到适宜的附着条件,分泌出粘性极强的物质,牢牢黏附在船身表面。随着时间的推移,这些藤壶会成为“生物磁铁”,吸引藻类、硅藻等其他海洋生物前来定植,逐渐在船体表面形成复杂的生物群落,构建出一个小型生态系统。

这种生物附着给船舶带来的负面影响不容忽视。从性能角度看,生物附着层会增加船舶自重,导致吃水深度加深、湿表面积扩大、表面粗糙度上升,进而大幅增加航行时的摩擦阻力、形状阻力和兴波阻力,使得燃油消耗急剧增加,增幅可达20%-40%。同时,生物附着会降低船舶的机动性和操纵性能,延长航行周期,显著增加运营成本与维护成本。

从结构安全层面分析,藤壶等生物的附着分布并不均匀,容易在船舶表面形成局部应力集中点。在海浪冲击、船舶振动等长期海洋环境应力作用下,这些应力集中点会加速船舶外壳材料的疲劳损伤,加剧金属腐蚀进程,降低船舶结构的强度和耐久性。严重时,可能引发船舶外壳穿孔、结构变形等安全事故,对船舶的航行安全和使用寿命构成严重威胁。

为突破藤壶附着这一难题,齐鲁理工学院无壶团队开展调研,提出船舶防藤壶主动驱离型涂层构想,为解决海洋生物附着问题提供了创新方案。

该涂层基于藤壶“趋利避害”的生存本能原理设计。当藤壶幼虫试图靠近船体时,涂层能精准感知其释放的黏液信号,触发内部机制释放特定物质。这种物质会被藤壶识别为“有害信号”,激活其应激反应,促使藤壶幼虫主动远离船体,从源头阻断附着过程。

此外,这款主动驱离型涂层还将具备优异的耐候性和稳定性,能够抵御海水的长期侵蚀、紫外线的老化作用以及温度变化带来的影响,可在复杂的海洋环境中长时间保持良好的驱离效果,有望大幅降低因藤壶附着带来的各类成本损失,为海洋防污领域注入新的活力。

标题:无壶团队:为船舶穿上“隐形铠甲”提出船舶防藤壶附着新方案

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