仿生超滑表面在微生物腐蚀及污损防护应用中的研究

发布时间：2017-10-22 06:31

  本文关键词：仿生超滑表面在微生物腐蚀及污损防护应用中的研究

  更多相关文章： 海洋微生物污损 海洋微生物腐蚀 仿生超疏水表面 仿生超滑表面 金属铝 玻璃

【摘要】：海洋生物污损和海洋微生物腐蚀严重影响和制约着人类对海洋资源的开发与利用。抑制海洋微生物在材料表面的初始附着对于防治生物污损和微生物腐蚀具有重要的意义,而材料表面的润湿性对于海洋微生物的初始附着过程有重要的作用。本论文主要采用了电化学方法和化学刻蚀方法构建了仿生超疏水和超滑表面,利用扫描电子显微镜、荧光显微镜和电化学交流阻抗等技术研究了硫酸盐还原菌(SRB)和绿藻在不同海水环境中不同类型的材料表面的附着情况,主要结果如下:(1)采用电化学刻蚀-低表面能修饰-全氟聚醚油注入三步法在铝表面制备了仿生超滑表面,所制备的仿生超滑表面能够有效地抑制静态和动态模拟环境中SRB的附着,这是由于超滑表面作为一种 类液体‖表面,无法为细菌的附着提供 锚点‖。仿生超滑表面还可以有效抑制SRB所致基体铝的腐蚀,这主要归因于全氟聚醚油膜对腐蚀性介质和基体的隔离作用。(2)采用化学刻蚀-表面修饰两步法在玻璃基体表面制备具有多孔片状微观结构的超疏水表面,获得表面静态接触角为158±3°,且具有很小的滚动角,刻蚀修饰后的玻璃最大透过率为99.3%,比空白玻璃的透过率(91.2%)高出很多;提出玻璃表面微观结构的形成主要机制是在碱性条件下玻璃中的改性离子如K+,Na+被置换出来,玻璃表面的硅氧四面体发生重组;(3)采用化学刻蚀-低表面能修饰-全氟聚醚油注入三步法在玻璃表面制备了仿生超滑表面,所得超滑表面的透过率为97.6%。在此基础上,对比了空白玻璃,超疏水表面和超滑表面三种不同表面SRB和绿藻附着的情况,证明超疏水表面和超滑表面均能抑制玻璃表面SRB和绿藻的附着,但是与超疏水表面相比,超滑表面相对稳定,可在相对较长的测试时间内有效抑制微生物的附着且透过率维持在稳定范围内。
【关键词】：海洋微生物污损 海洋微生物腐蚀 仿生超疏水表面 仿生超滑表面 金属铝 玻璃
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(海洋研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB306;TB391
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-34
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 海洋生物污损11-21
• 1.2.1 海洋生物污损的发生过程12-14
• 1.2.2 典型的海洋污损生物14-15
• 1.2.3 海洋生物污损的环境影响因素15-16
• 1.2.4 海洋生物污损的损害16-18
• 1.2.5 海洋生物污损的防护方法18-21
• 1.3 海洋微生物腐蚀21-24
• 1.3.1 腐蚀微生物21-22
• 1.3.2 微生物腐蚀机理22-24
• 1.4 仿生超疏水/超滑表面24-32
• 1.4.1 仿生表面的由来24
• 1.4.2 材料表面的润湿性24-26
• 1.4.3 仿生超疏水表面26-28
• 1.4.4 仿生超滑表面28-30
• 1.4.5 仿生超滑表面的应用30-32
• 1.5 研究目标与内容32-34
• 1.5.1 研究目标32
• 1.5.2 研究理论与方法32-33
• 1.5.3 研究内容33-34
• 第二章 铝基体仿生超滑表面的制备及对微生物腐蚀的防护性能34-55
• 2.1 前言34-35
• 2.2 实验方法35-38
• 2.2.1 实验材料、试剂和仪器35
• 2.2.2 铝基体粗糙表面结构的制备35-36
• 2.2.3 仿生超滑表面的制备36
• 2.2.4 仿生超滑表面对SRB的附着实验36-38
• 2.2.5 仿生超滑表面的耐蚀性测试38
• 2.3 实验结果与讨论38-54
• 2.3.1 刻蚀铝表面微观形貌及润湿性38-40
• 2.3.2 刻蚀铝表面组成分析40-42
• 2.3.3 超滑表面对SRB附着的影响42-45
• 2.3.4 仿生超滑表面的耐蚀性能与机制45-53
• 2.3.5 仿生超滑表面耐久性能测试53-54
• 2.4 小结54-55
• 第三章 玻璃基仿生超疏水表面的的制备与表征55-66
• 3.1 引言55-56
• 3.2 实验方法56-57
• 3.2.1 实验材料、试剂和仪器56
• 3.2.2 玻璃基粗糙结构的制备56
• 3.2.3 超疏水表面修饰56-57
• 3.3 实验结果与讨论57-65
• 3.3.1 刻蚀玻璃结构和性能的表征57-58
• 3.3.2 刻蚀玻璃表面透光率比较58-59
• 3.3.3 刻蚀玻璃减反膜的生长过程及形貌变化59-65
• 3.4 小结65-66
• 第四章 玻璃基仿生超疏水/超滑表面对微生物污损的防护性能66-83
• 4.1 引言66-67
• 4.2 实验方法67-70
• 4.2.1 实验材料、试剂和仪器67
• 4.2.2 玻璃基仿生超疏水表面的制备67
• 4.2.3 玻璃基仿生超滑表面的制备67-68
• 4.2.4 玻璃基仿生超疏水/超滑表面对微生物附着的影响68-70
• 4.3 实验结果与讨论70-81
• 4.3.1 超滑表面的特性70-71
• 4.3.2 玻璃基仿生超疏水/超滑表面对SRB附着的影响71-73
• 4.3.3 玻璃基仿生超疏水/超滑表面在SRB附着过程中的透过率变化73-76
• 4.3.4 玻璃基仿生超疏水/超滑表面对绿藻附着的影响76-78
• 4.3.5 玻璃基仿生超疏水/超滑表面在绿藻附着过程中的透过率变化78-81
• 4.4 小结81-83
• 第五章 结论与展望83-85
• 5.1 结论83-84
• 5.2 展望84-85
• 参考文献85-94
• 作者简介94-95
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文与研究成果95

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 朱绒霞;材料的微生物腐蚀[J];腐蚀科学与防护技术;2002年05期

2 ;金属的微生物腐蚀[J];化学世界;1982年09期

3 贺光武;;微生物腐蚀[J];陕西化工;1986年06期

4 林清枝;微生物腐蚀机制与控制[J];大学化学;1999年06期

5 凌云,陈志刚;材料的微生物腐蚀研究与进展[J];江苏理工大学学报(自然科学版);2000年01期

6 樊友军,皮振邦,华萍,吴庆余;微生物腐蚀的作用机制与研究方法现状[J];材料保护;2001年05期

7 刘光洲,吴建华;海洋微生物腐蚀的研究进展[J];腐蚀与防护;2001年10期

8 赖春晓;微生物腐蚀及其控制[J];全面腐蚀控制;2001年04期

9 廖强强;微生物腐蚀机制及检测方法[J];华东电力;2003年09期

10 尹宝俊,赵文轸,史交齐;金属微生物腐蚀的研究[J];四川化工;2004年01期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 蔺存国;段东霞;;微生物腐蚀及其防护技术[A];2008年全国腐蚀电化学及测试方法学术交流会论文摘要集[C];2008年

2 王伟;王佳;徐海波;李相波;;电化学技术在微生物腐蚀研究中的应用[A];2006年全国腐蚀电化学及测试方法学术会议论文集[C];2006年

3 张倩;王鹏;张盾;;溶解氧对304不锈钢的微生物腐蚀的影响[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年

4 陈士强;王鹏;张盾;;铜在无氧海水中的微生物腐蚀行为的研究[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年

5 翟晓凡;Maria Myamina;段继周;黄彦良;侯保荣;;含DCOIT锌镀层在硫酸盐还原菌体系中耐微生物腐蚀研究[A];中国海洋湖沼学会第十次会员代表大会2012海洋腐蚀与生物污损学术研讨会摘要集[C];2012年

6 李松梅;孙杰;刘建华;;燃油体系中铝合金微生物腐蚀的研究[A];2000年材料科学与工程新进展（下）——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年

7 刘建华;陈兴尧;李松梅;;SRB诱导铝合金微生物腐蚀中NO_3~-的作用[A];2000年材料科学与工程新进展（下）——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年

8 张霞;王伟;;采用丝束电极技术研究微生物模拟膜/金属界面的电化学不均匀性[A];2008年全国腐蚀电化学及测试方法学术交流会论文摘要集[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李付绍;硫酸盐还原菌生物膜下钢铁材料腐蚀行为的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 孙士美;仿生超滑表面在微生物腐蚀及污损防护应用中的研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2015年

2 赵琳琳;杀虫剂和磷肥对埋地金属微生物腐蚀的研究[D];沈阳理工大学;2012年

3 李克娟;静磁场作用下的微生物腐蚀行为研究[D];华中科技大学;2013年

4 王彩红;冷却水微生物腐蚀测量方法研究[D];东北电力大学;2010年

5 牛桂华;海洋微生物腐蚀316不锈钢行为的研究[D];中国海洋大学;2008年

6 杜一立;两种铜合金微生物腐蚀的比较研究[D];北京交通大学;2008年

7 闫林娜;304不锈钢的微生物腐蚀行为研究[D];中国海洋大学;2007年

8 赵莉;冷却水中微生物腐蚀及其控制研究[D];上海电力学院;2011年

9 叶琴;污水介质中的微生物腐蚀[D];华中科技大学;2013年

10 肖伟龙;热带海洋气候下海水中的微生物腐蚀过程对碳钢力学性能的影响[D];海南大学;2011年

，

本文编号：1077162