基于谐动防污策略的弹性仿生防污膜制备及防污机制
发布时间：2021-01-13 20:05
海洋中的生物粘附在船体或设备表面造成的污损,称为海洋生物污损。海洋生物污损每年都给人类造成巨大的经济损失。为了减少海洋生物污损的危害,早期的防污涂层往往使用有毒涂料,但是后来的研究发现这些有毒的涂层给海洋环境带来了极其负面的影响,于是各国纷纷出台法律禁用了这些有毒涂层的使用。因此,开发新型环保的无毒材料用于防止海洋生物污损是非常紧迫和必要的。近年来,一些无毒的新型防污材料被广泛研究,例如树脂、聚胺酯等有机防污涂层,带有微结构的仿生抗污损表面,以及含辣椒素等天然抗菌物质的防污涂层等也被广泛研究。然而这些防污涂层的应用还存在一些问题,例如高成本、持久性差、不具广谱性等。本文以海豚、花环肉质软珊瑚等的皮肤在海洋中受流体介质激励而形成的不稳定表面,不利于细菌等微生物停留的现象启发,提出“谐动防污”新思路,并依据仿生学相似性原理,以弹性模量较小的硅橡胶作为模拟海豚等生物皮肤的基料,以纳米石墨烯作为调节硅橡胶弹性模量的填料,开展基于“谐动防污”策略的弹性仿生防污膜制备及防污机制的研究工作。本文将0 wt%,0.16 wt%,0.36 wt%和0.64 wt%的石墨烯分别添加到硅橡胶中,采用机械共混...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
(a)海岸设施表面的海洋生物污损(拍摄于江苏连云港)；(b)船体表面的
吉林大学博士学位论文方转移到无天敌的新海域，这可能会带来生物入侵。据统计，每天约 7000 个物种随船到达世界各地，外来物种可能给当地的生态系统造成极大的负面影响。20世纪 80 年代，一种名叫淡海栉的水母从美国东海岸随船到达黑海，之后对当地的凤尾鱼造成了灭顶之灾。再加上人类的过度捕捞，十余年后，这里的凤尾鱼资源基本丧失殆尽。到 2002 年，黑海周边的三个国家：保加利亚，罗马尼亚和格鲁吉亚的渔业完全被摧毁。而渔业是这些国家的支柱产业，这严重影响了人类的生存[9]。不仅仅是黑海，在美国加州海岸，有超过 60%的外来入侵物种都是通过粘附在船体表面到来的。2017 年 8 月，国际海事组织(IMO)宣布了新的全球计划来解决船体生物污损带来的生物入侵影响[10]，之后美国加州宣布从 2018 年 1 月起[11]，开始对加州的船体进行定期生物污损检查计划，以减少外来物种的入侵。
图 1.3 常见的污损生物，分别是(a)绿藻、(b)海鞘[14]、(c)藤壶[15]、(d)苔藓虫[16]、(e)水螅[17]、(f)贻贝[18]、(g)龙介虫[19]、(h)管型虫[20]。海鞘(Sea squirts)，其是一种类似于囊状的海洋无脊椎动物，它们分布在全球各地，通常存在于浅水区，以动植物残屑为食。深水区的海鞘，其以浮游生物为食。藤壶(Barnacles)，其是一种属于亚门甲壳纲的类节肢动物，与螃蟹和龙虾有亲缘关系。藤壶是喜欢生活在浅水和潮汐水区的唯一海洋动物。藤壶一般永久地粘附在坚硬的物体表面。目前已经报道的藤壶品种有超过 12000 种。苔藓虫(Bryozoans)是殖民动物，数百万的个体可以形成一个种群，这些群落的大小从毫米到米不等，但是这些苔藓虫的个体通常不到 1 毫米长。它们通常喜欢温暖，浅浅的热带水域，其在全球范围内分布广泛。苔藓虫也是附着生物，喜欢附着在坚硬的表面，大约有 8000 个物种。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Antifouling evaluation of extracts from Red Sea soft corals against primary biofilm and biofouling[J]. Yosry Abdel Aziz Soliman,Ahmed Mohammed Brahim,Ahmed Hussein Moustafa,Mohamed Abdel Fattah Hamed. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine. 2017(11)
[2]有机硅防污涂料的研究进展[J]. 巴淼,张占平,齐育红. 表面技术. 2017(10)
[3]电磁流量计发展及趋势[J]. 赵保生,吴蓉,刘志森,黄富贵. 自动化仪表. 2017(05)
[4]稳定石墨烯胶体分散液的制备与表征[J]. 谢君樑,陈希元,黄进,刘子睿,李宏. 功能材料. 2014(12)
[5]拉曼光谱在石墨烯结构表征中的应用[J]. 吴娟霞,徐华,张锦. 化学学报. 2014(03)
[6]基于杨氏方程的固体表面能计算研究进展[J]. 刘永明,施建宇,鹿芹芹,郭云珠,陈瑞卿,尹大川. 材料导报. 2013(11)
[7]新型内外管差压流量计特性研究[J]. 李小亭,王小杰,方立德,刘然,卢庆华. 仪器仪表学报. 2012(10)
[8]Progress of marine biofouling and antifouling technologies[J]. CAO Shan, WANG JiaDao, CHEN HaoSheng & CHEN DaRong State Key Laboratory of Tribology, Tsinghua University, Beijing 100084, China. Chinese Science Bulletin. 2011(07)
[9]异养硝化-好氧反硝化菌Paracoccus pantotrophus ATCC 35512的研究进展[J]. 杨航,黄钧,刘博. 应用与环境生物学报. 2008(04)
[10]无毒防污涂料最新研究进展[J]. 李丽玲,程永清,张凯. 中国腐蚀与防护学报. 2008(03)
博士论文
[1]海洋污损生物惰性附着材料的设计与构筑[D]. 蔺存国.中国海洋大学 2013
[2]低表面能及仿生表面微结构防污技术[D]. 钱斯文.国防科学技术大学 2008
本文编号：2975485
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
(a)海岸设施表面的海洋生物污损(拍摄于江苏连云港)；(b)船体表面的
吉林大学博士学位论文方转移到无天敌的新海域，这可能会带来生物入侵。据统计，每天约 7000 个物种随船到达世界各地，外来物种可能给当地的生态系统造成极大的负面影响。20世纪 80 年代，一种名叫淡海栉的水母从美国东海岸随船到达黑海，之后对当地的凤尾鱼造成了灭顶之灾。再加上人类的过度捕捞，十余年后，这里的凤尾鱼资源基本丧失殆尽。到 2002 年，黑海周边的三个国家：保加利亚，罗马尼亚和格鲁吉亚的渔业完全被摧毁。而渔业是这些国家的支柱产业，这严重影响了人类的生存[9]。不仅仅是黑海，在美国加州海岸，有超过 60%的外来入侵物种都是通过粘附在船体表面到来的。2017 年 8 月，国际海事组织(IMO)宣布了新的全球计划来解决船体生物污损带来的生物入侵影响[10]，之后美国加州宣布从 2018 年 1 月起[11]，开始对加州的船体进行定期生物污损检查计划，以减少外来物种的入侵。
图 1.3 常见的污损生物，分别是(a)绿藻、(b)海鞘[14]、(c)藤壶[15]、(d)苔藓虫[16]、(e)水螅[17]、(f)贻贝[18]、(g)龙介虫[19]、(h)管型虫[20]。海鞘(Sea squirts)，其是一种类似于囊状的海洋无脊椎动物，它们分布在全球各地，通常存在于浅水区，以动植物残屑为食。深水区的海鞘，其以浮游生物为食。藤壶(Barnacles)，其是一种属于亚门甲壳纲的类节肢动物，与螃蟹和龙虾有亲缘关系。藤壶是喜欢生活在浅水和潮汐水区的唯一海洋动物。藤壶一般永久地粘附在坚硬的物体表面。目前已经报道的藤壶品种有超过 12000 种。苔藓虫(Bryozoans)是殖民动物，数百万的个体可以形成一个种群，这些群落的大小从毫米到米不等，但是这些苔藓虫的个体通常不到 1 毫米长。它们通常喜欢温暖，浅浅的热带水域，其在全球范围内分布广泛。苔藓虫也是附着生物，喜欢附着在坚硬的表面，大约有 8000 个物种。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Antifouling evaluation of extracts from Red Sea soft corals against primary biofilm and biofouling[J]. Yosry Abdel Aziz Soliman,Ahmed Mohammed Brahim,Ahmed Hussein Moustafa,Mohamed Abdel Fattah Hamed. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine. 2017(11)
[2]有机硅防污涂料的研究进展[J]. 巴淼,张占平,齐育红. 表面技术. 2017(10)
[3]电磁流量计发展及趋势[J]. 赵保生,吴蓉,刘志森,黄富贵. 自动化仪表. 2017(05)
[4]稳定石墨烯胶体分散液的制备与表征[J]. 谢君樑,陈希元,黄进,刘子睿,李宏. 功能材料. 2014(12)
[5]拉曼光谱在石墨烯结构表征中的应用[J]. 吴娟霞,徐华,张锦. 化学学报. 2014(03)
[6]基于杨氏方程的固体表面能计算研究进展[J]. 刘永明,施建宇,鹿芹芹,郭云珠,陈瑞卿,尹大川. 材料导报. 2013(11)
[7]新型内外管差压流量计特性研究[J]. 李小亭,王小杰,方立德,刘然,卢庆华. 仪器仪表学报. 2012(10)
[8]Progress of marine biofouling and antifouling technologies[J]. CAO Shan, WANG JiaDao, CHEN HaoSheng & CHEN DaRong State Key Laboratory of Tribology, Tsinghua University, Beijing 100084, China. Chinese Science Bulletin. 2011(07)
[9]异养硝化-好氧反硝化菌Paracoccus pantotrophus ATCC 35512的研究进展[J]. 杨航,黄钧,刘博. 应用与环境生物学报. 2008(04)
[10]无毒防污涂料最新研究进展[J]. 李丽玲,程永清,张凯. 中国腐蚀与防护学报. 2008(03)
博士论文
[1]海洋污损生物惰性附着材料的设计与构筑[D]. 蔺存国.中国海洋大学 2013
[2]低表面能及仿生表面微结构防污技术[D]. 钱斯文.国防科学技术大学 2008
本文编号：2975485
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