海洋原位儀器防生物污損有新招

3月18日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所光電工程技術(shù)中心海洋傳感器研制團(tuán)隊，與廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院海洋污損生物及其防除研究團(tuán)隊的最新合作研究成果發(fā)表。合作團(tuán)隊通過在廈深兩地亞熱帶海區(qū)長時間海上實際試驗，研究了天然產(chǎn)物基防污涂料對六種常用海洋傳感器金屬與非金屬材料的防污效能。廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院博士生郝歡歡和深圳先進(jìn)院博士生劉鵬為論文的并列第一作者，廈門大學(xué)教授馮丹青和深圳先進(jìn)院正高級工程師李劍平為論文的共同通訊作者。

對于長期部署在海水中的各類儀器來說，生物附著是一個嚴(yán)重的問題，它會縮短儀器的使用壽命，增加人工維護(hù)的頻率和成本，并導(dǎo)致觀測信號的漂移和數(shù)據(jù)誤差。因此，必須對儀器外部進(jìn)行防污處理。

研發(fā)人員清理未經(jīng)防護(hù)的儀器架上的生物附著

對原位儀器外殼材料表面涂覆防污涂料是減少生物附著的主要方法之一，但現(xiàn)有的防污涂料例如重金屬基涂料有較強(qiáng)的毒性，不僅會污染海水環(huán)境，還有可能對儀器監(jiān)測的生物對象有害;而另外一些低表面能涂料的靜態(tài)防污效果較差，并不適用于靜態(tài)部署于海水中的傳感器。針對該問題，深圳先進(jìn)院團(tuán)隊和廈門大學(xué)團(tuán)隊開展密切合作，在亞熱帶海區(qū)研究了在真實海水環(huán)境下天然產(chǎn)物(喜樹堿，CPT)其防污涂料對不同材料儀器外殼的防污效能。

在該研究中，深圳先進(jìn)院團(tuán)隊首先將6種常用的海洋儀器外殼材料(316L不銹鋼、TC4鈦合金、7075鋁合金、聚甲醛、聚氯乙烯、特氟龍)制作成掛板，與廈大團(tuán)隊一起將掛板放置在廈門五緣灣海域水下，以試驗廈大團(tuán)隊研發(fā)的CPT基防污涂料在上述材料表面的防污效能。海試實驗結(jié)果表明，CPT基防污涂料在海區(qū)3個月內(nèi)在上述六種材質(zhì)上均顯示出優(yōu)異的防生物附著效能，未涂覆涂料的對照區(qū)域長滿了污損生物，但涂覆涂料的區(qū)域保持了表面潔凈。在海區(qū)實測9個月后，涂覆涂料區(qū)域的污損生物仍明顯少于對照區(qū)域，尤其是在塑料材質(zhì)上的防生物附著效能要優(yōu)于金屬材質(zhì)。

此外，雙方還通過在深圳大亞灣海域浮標(biāo)平臺的實際部署，開展了CPT基防污涂料對三種深圳先進(jìn)院團(tuán)隊研發(fā)的原位傳感器的防污效能海上試驗。浮標(biāo)海試結(jié)果表明，CPT基涂料用于水下原位傳感器時，可以使原位傳感器外殼表面保持潔凈至少超過4個月，與未經(jīng)涂料處理的情況(平均2周維護(hù)周期)相比，大大延長了傳感器的免維護(hù)周期。

經(jīng)CPT基涂料處理(右)與未處理(左)的不同材質(zhì)掛板在海試不同時段的生物附著情況對比

該技術(shù)不僅降低了海洋儀器維護(hù)的人力成本，還增強(qiáng)了傳感器在海洋環(huán)境下工作的可靠性。因此，基于CPT的涂料可以作為一種有效、高效的抵抗生物污損解決方案，用于提升海洋儀器在真實海洋環(huán)境中的長期水下工作能力。

(文中照片由深圳先進(jìn)院提供)

關(guān)鍵詞： 防污涂料 污損生物 天然產(chǎn)物 海洋環(huán)境 外殼材料