海洋生物污损防治一直是个众所周知的难题。这主要是因为污损对海洋工程设施和装备造成的危害非常大,如增加海洋平台设施的重量,影响其安全性,增大船舶壳体表面的粗糙度,增大航行阻力,增加燃油消耗等,而附着的生物在新陈代谢过程中还可能会产生具有腐蚀性的产物,对材料腐蚀的发生还具有一定的促进作用。
所以采取措施对其进行防除一直是要考虑的重要问题之一。但是生物的污损问题又不同于腐蚀问题,腐蚀本质上还是金属材料发生了电化学反应,基本遵循化学反应的原理和过程,而污损却是多种生物在材料表面附着后产生的复杂作用结果,有的污损会促进腐蚀,有的污损未必会导致腐蚀,所以二者之间既存在一定的联系,又具有较大的区别。虽然都是海洋环境中的突出问题,但相对而言,污损问题更为复杂,它涉及到无机物、有机大分子等在材料表面的吸附,同时有菌类等微生物、大型植物藻类、大型动物如藤壶等各种生物,据统计在海水环境中具有污损作用的生物有 2000 多种,而这些污损生物在附着过程中基本是处于活体状态,这种高度动态的多个生物种群共同作用的结果导致了污损的最终发生。这些不同生物之间的附着行为相同吗?相互间会存在哪些作用呢?它们附着的本质到底是什么呢?
这些年来,我一直努力去探究这些问题,尽管做了很多的工作,但有些问题还是没有探究得很清楚。从最初的生物培养起步,逐步分离各种生物,探究每种生物的附着行为,到依据生物的行为习性来设计材料,转眼间也是多年过去了。很多的问题在不断地得到解决,但新问题也在不断地出现。这就像我们的社会在发展,虽然水平在不断地进步提高,但仍旧有各种新的矛盾产生。材料表面的污损生物其实也是一个小的社会,是个生物群落,而不仅仅是某一个或某一种生物,并且污损面临的生物环境是始终在变化的。但是从根本上讲,生物附着的这种行为本身其实是它们的本性所控制的。我们人类会因为生物污损对我们的海洋生产和经济生活有较大危害而把它们称之为敌人,但这些生物显然不是以敌对的态度来有意识地攻击我们的各种活动设施和装备的。生物附着本质上还是其自身生存繁殖的需要,是对有利于其自身繁殖生长环境进行选择的结果,如能否附着牢固,是否有利于捕食等。因此,生物的附着和材料的表面之间是有选择性的,有的表面适合生长,有的表面就不适合生长。我们如果通过结合这种生物自身对环境选择的特性来合理设计材料,使得污损生物在表面探寻过程中认为这不是它们生长的理想地点,就可以避免被生物附着而导致污损,这样的防污既不需要添加任何的杀生剂,也不会对生物的生命活动造成任何的干扰,因此是对环境友好的。通过利用生物对材料表面的选择性行为来设计生物惰性附着材料一直是我们的出发点。
这些年我们围绕着从基础问题入手,从生物学的角度,用生物的手段和方法来解决生物的问题,通过承担自然科学基金项目,预研基金项目,973 项目等对生物污损发生过程中的界面作用机制,生物附着过程中的海水环境、材料和生物不同方面的影响因素进行了深入的探究,建立了一系列的生物活性材料和基于材料自身特性防污材料的性能评价方法,形成了基于材料自身物理、化学以及结构特性的防污材料设计方法,并针对不同材料的应用对象工况条件建立了系列化的材料设计准则。在一定程度上,为海洋生物污损问题的环境友好解决做出了我们的贡献。但这种防污涂层材料的最终实现,实际上是关系到各方面的因素,如树脂、填料等原材料以及涂装工艺等,所以也衷心希望我们国内有更多的专家学者能够投入到这方面工作中来,尽管问题难度很大,但相信通过我们的共同努力,很多的问题都会迎刃而解。
最后,祝愿我们的腐蚀防护领域发展越来越好,祝我们的《腐蚀防护之友》期刊越办越好!
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